SE525168C2 - Förfarande för framställning av en stator- eller rotorkomponent - Google Patents

Description

25 30 CH DJ LN _; U\ C3 a u u ~ :v n a m; nu TIDIGARE TEKNIK Enligt en tidigare känd teknik anordnas väggdelar i form av ihåliga blad på inbördes avstånd i komponentens omkretsriktning mellan en inre och en yttre ring.

Sammanfogningen av de ihåliga bladen med ringarna utförs med hjälp av svetsning. Var och en av ringarna framställs då först med i radiell riktning utskjutande partier med tvärsnittsform och storlek som bladen. ofta ”stubbar”. Vart och ett av bladen svetsas därefter fast Samma.

Sådana utskjutande partier benämns vid ett sådant utskjutande parti via en stumfog. De i radiell riktning utskjutande partierna fräses vanligtvis fram ur en ring. Detta är en tids- och kostnadskrävande operation.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för framställning av en stator- eller rotorkomponent skapar förutsättningar för en i förhållande till som tidigare känd teknik förenklad och därmed tids- och kotnadseffektiv framställning. Vidare skall man med förfarandet ge en höghàllfast komponent med läng livslängd.

Detta syfte uppnås genom att en första väggdel placeras med sin ena kant anliggande mot flatsidan av en andra väggdel, som sträcker sig i komponentens avsedda radiella riktning, på sådant sätt att den första väggdelen sträcker sig i komponentens avsedda omkretsriktning, och att den första väggdelens kant därefter lasersvetsas fast på nämnda andra väggdel från en i omkretsriktningen motsatt sida av den andra väggdelen i förhållande till den första väggdelen. på 10 15 20 25 30 th 53 r-3 ...à L\ (S, | . . e v. 3 sádant sätt att de sammanfogade partierna av väggdelarna bildar en T-formig fog.

S Om Vid Med väggdelens kant avses den lángsträckta yta avgränsar väggdelens sidoytor, eller flatsidor. lämpligt val av material- och svetsparametrar kan man erhålla en T-formig fog med rundade hörn, eller åtminstone en relativt jämn övergäng, mellan väggdelarna. Detta medför en höghállfast konstruktion och därmed en förlängd livslängd. Alternativt kan en konstruktion med tunnare väggtjocklekar och därmed viktminskning erhållas. utföringsform av uppfinningen Enligt en föredragen placeras den första väggdelen med en andra kant, som är motsatt den förstnämnda kanten, anliggande mot flatsidan av en ytterligare andra väggdel, som är anordnad pà ett avstånd i omkretsriktningen fràn den förstnämnda andra väggdelen, och förbinds med denna. Vidare utgörs de tvà pà avstånd i omkretsriktningen frän varandra anordnade väggdelarna av tvà olika blad eller stag för styrning av ett gasflöde och/eller överföring av last. Den första väggdelen fungerar här alltsa för att i radiell riktning begränsa en gaskanal mellan de tvà bladen eller stagen.

Enligt en vidareutveckling av föregående utföringsform är nämnda tvà andra väggdelar bildade av ett enda, i huvudsak U-formigt element. De tvà väggdelarna utgörs då av ett parti av respektive ben av Uzet.

Ytterligare föredragna utföringsformer av och fördelar med uppfinningen framgår av de ytterligare underkraven samt den följande beskrivningen. 10 15 20 25 30 | Q » - »a un: oc 4 KORT BESKRIVNING AV FIGURER Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande, med hänvisning till de utföringsformer som visas pá de bifogade ritningarna, varvid FIG 1 visar en principbild av förbindningen mellan tvá väggdelar som ingår i stator- eller rotor- komponenten, FIG 2 visar en förstorad snittvy av en svetsfog i komponenten enligt figur 1, FIG 3 visar en första föredragen utföringsform av komponenten i en skuren perspektivvy, FIG 4 visar en schematisk perspektivvy av komponenten enligt figur 3, och FIG 5 visar en schematisk perspektivvy av komponenten enligt en andra föredragen utföringsform.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I Fig 1 visas en principbild av en förbindning av en i en statorkomponent ingående första och andra väggdel 1,2. samt omkretsriktning är i figuren markerade med pilarna A,B,C.

Komponentens axiella riktning, radiella riktning Den andra väggdelen 2 anordnas först sä att den sträcker sig väsentligen i komponentens avsedda radiella och axiella riktning A,B. Den första väggdelen 1 placeras med sin ena kant 3 anliggande mot den andra väggdelens flatsida 4 pà sàdant sträcker sig väsentligen i komponentens omkretsriktning sätt att den första väggdelen C samt i dess axiella riktning A. Med den första väggdelens 1 kant 3 avses alltså den yta som förbinder dess sidoytor, eller flatsidor. 10 15 20 25 30 | ; . ; n .eu nu Därefter lasersvetsas den första väggdelens 1. kant 3 fast pà nämnda andra väggdel 2 frän en i omkretsriktningen motsatt sida av den andra väggdelen 2 i förhållande till den första 'väggdelen 1. pà sådant sätt att de sammanfogade partierna av väggdelarna bildar en T-formig fog 5, se figur 2. Lasersvetsningen illustreras med pilen D i figur 1.

Med T-fog 5 avses närmare bestämt att ett parti av den andra väggdelen 2 bildar den överliggande delen av T:et och ett parti av den första väggdelen. 1 bildar den upprättstàende delen av Tzet som ansluter till den överliggande delen.

I figur 3 och 4 visas en första föredragen utföringsform av komponenten. Vart och ett av ett flertal väsentligen 6,17,23 ett placeras förbinds med inre intill U-formiga element ringelement 7 och varandra i komponentens omkretsriktning. Det U-formiga elementets 6 ena skänkel bildar en andra väggdel 9 och dess andra skänkel bildar en ytterligare andra väggdel 10. Det U- formiga elementets 6 bas förbinds med det inre ringelementet 7 via en ribba 11 som sträcker sig i komponentens avsedda axiella riktning. Ãndarna 12,13 av de tvà skänklarna förbinds senare med ett yttre ringelement 8, se figur 4. Var och en av de tvà andra 9,10 radiella och axiella sträcker sig alltså väsentligen i Det U- väggdelarna komponentens riktning. formiga elementet kan exempelvis framställas genom att man kröker, eller bockar, en platta, eller en plät, till önskad form.

Vidare placeras tvà första väggdelar 14,15 sà att de sträcker sig i komponentens omkretsriktning samt pá 10 15 20 25 30 (fl f G1 ...a (Ä CZ) nu n» 6 olika avstånd i radiell riktning mellan de tvà andra 9,10. De tvà 14,15 placeras närmare bestämt sä att de anligger med sina väggdelarna första väggdelarna ändkanter mot flatsidan hos de andra väggdelarna 9,10. 14,15 ändkanter fast pà de andra väggdelarna 9,10 fràn en i Därefter lasersvetsas de första väggdelarnas omkretsriktningen motsatt sida av den andra väggdelen 9,10 i förhållande till den första väggdelen 14,15.

Lasersvetsningen utförs pá sàdant sätt att de sammanfogade partierna av väggdelarna 9,10,l4,15 bildar en T-formig fog, se figur 2.

Den första väggdelen 15 som begränsar en gaskanal 20 i radiell riktning inàt bildar ett mellanliggande parti av ett plattformigt organ. Detta plattformiga organ har en form svarande mot utrymmet mellan de andra, radiella 9,10 plattformiga organet har ett U-formigt tvärsnitt och Sido- väggdelarna mellan dessa, se figur 3. Det utgörs exempelvis av en bockad, eller vikt plàt. eller plattpartierna 18 av det plattformiga organet har en form och storlek som svarar mot utrymmet mellan de 9,10. Det sidopartier förbinds även de med de andra väggdelarna 9,10, andra väggdelarna plattformiga organets lämpligtvis via lasersvetsning.

Den första väggdelen 14 som begränsar gaskanalen 20 i radiell riktning utåt bildar ett mellanliggande parti av ett ytterligare plattformigt organ. Detta plattformiga organ har en form svarande mot utrymmet mellan de andra, radiella väggdelarna 9,10 mellan dessa, se figur 3. Det plattformiga organet har också ett U-formigt tvärsnitt eller vikt plát, Sido- och utgörs exempelvis av en bockad, eller av ett rör, eller annan profil. eller plattpartierna 19 av det plattformiga organet har en 10 15 20 25 30 o Q « - u form och storlek som svarar mot utrymmet mellan de andra väggdelarna 9,10. Det plattformiga organets sidopartier med de andra väggdelarna 9,10, förbinds även de lämpligtvis via lasersvetsning.

Var och en av skänklarna hos det U-formiga elementet 6 förbinds med en skänkel 16 hos ett i omkretsriktningen närliggande U-formigt element 17 pà sàdant sätt att gas inte kan strömma mellan skänklarna, se figur 4. De med varandra förbundna väggdelarna 9,16 bildar tillsammans medel för styrning av ett gasflöde och/eller överföring av last i radiell riktning under drift av komponenten.

De närliggande väggdelarna 9,16 förbinds i figur 4 av en främre och en bakre täckvägg 24 som alltså stänger in ett utrymme mellan väggdelarna. Dessa täckväggar 24 är aerodynamiskt utformade, och har i detta fall en spetsig form för att ge ett sä litet flödesmotstànd som möjligt.

Denna förbindning kan exempelvis àstadkommas via svetsning. De tvà förbundna skänklarna bildar tillsammans ett blad, skovel, stag eller strut för styrning av ett gasflöde och/eller överföring av last.

Med andra ord bildar de tvà pà avstånd i omkretsriktningen frán varandra anordnade andra väggdelarna hos det U-formade elementet tvà olika blad eller stag för styrning av ett gasflöde och/eller överföring av last.

I figur 4 visas en schematisk perspektivvy av en stator- eller rotorkomponent 21 uppbyggd enligt den ovan. beskrivna och i figur 3 illustrerade tekniken.

Komponenten 21 har en väsentligen cirkulär tvärsnittsform och kanalerna 20 för ledning av gasflödet sträcker sig i axiell riktning mellan den av 10 15 20 25 30 | a - . .u :en o: ringelementen 7 bildade inre ringen och den yttre ringen 8.

I figur 5 illustreras en andra utföringsform av statorkomponenten 23. En väsentlig skillnad relativt den första 'utföringsformen är att de tvä pä avstánd från varandra anordnade andra väggdelarna 109,1l0 inte bildar del av ett U-formigt element, utan utgör 109,1l0 i komponenten förbinds först med en kontinuerlig inre separata enheter. Samtliga väggdelar ring 107. De första väggdelarna ll4,1l5 förbinds med de andra väggdelarna 109,1l0 pà samma sätt som beskrivits ovan för den första utföringsformen. Därefter anordnas en yttre ring 108 kring väggdelarna 109,1l0 och förbinds med dessa. som utnyttjas för de första och andra 1,2,9,l0,14,l5,l09,ll0,ll4 De material väggdelarna utgörs av sàsom rostfria stäl, exempelvis av A286. Alternativt INCOGOO, INCO625, svetsbara material, typen 347 eller kan nickelbaslegeringar, sàsom tex INC0718 och Hastaloy x, utnyttjas. Enligt ytterligare varianter kan koboltbaslegeringar, exempelvis av typen och HAYNES 230, titanlegeringar, sàsom Ti6-4, Ti6-2-4-2 och olika typer HAYNES 188 utnyttjas. Vidare kan 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 väggdelarna erhälls med lasersvetsningen T-formen vid respektive fog samt en 10 15 20 25 30 (fl PO CT! ...à gm LS | « . . u :nu o. 9 relativt mjukt rundad form 22 pá de inre hörnen mellan den andra väggdelen och den första väggdelen, se figur 2. Svetsningen utförs lämpligtvis via en kontinuerlig svets. Den rundade formen pà svetsfogarna medför en höghällfast konstruktion och därmed láng 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.

Väggdelen har formen av en platta. Med plattform avses att vággdelarna har tvà parallella sidoytor pà ett relativt kort avstànd fràn varandra.

Med den i beskrivningen ovan utnyttjade termen ringelement avses ett kontinuerligt ringformigt organ, ett i omkretsled avbrutet, huvudsakligen ringformigt eller en del som tillsammans med andra liknande bilda ett Vid ett flertal organ, delar avses ringformigt organ. sådana Med sammanfogning av ringelement i omkretsled bildas en ring. ring avses en kringgáende, bandformig, företrädesvis cirkelformig, del som utbreder sig likt en platta i axiell riktning. fall lastöverförande eller lastbärande i radiell riktning, I det att väggdelarna har syftet att vara det vill säga dà de bildar sà kallade struts eller stag, erfordras inte alltid aerofoil-form, och inte heller formen av iháliga blad, utan nämnda plattform kan vara tillräcklig. Ett flertal olika konfigurationer är emellertid möjliga. Med plattform inbegripes exempelvis 10 15 20 25 30 , . w - u nu f- 10 sáväl att väggdelen utbreder sig i ett plan som att det har en rundad eller en krökt form.

I det fall att de andra väggdelarna har syftet att styra ett gasflöde under drift av komponenten bildar de med varandra förbundna andra väggdelarna formen av ett blad, exempelvis med en aerofoil-form i tvärsnitt. Sådan bladforn1 utnyttjas dà. komponenten används i specifika statorapplikationer.

Den första väggdelen är inte begränsad till enbart rundad eller krökt tvärsnittsform, utan exempelvis även en kantig tvärsnittsform, det vill säga uppbyggd av väsentligen räta partier med olika riktning, inbegripes.

Med formuleringen att väggdelarna sträcker sig i en viss riktning med avseende pà komponenten avses att átminstone en komposant av väggdelens utsträckning ligger i denna riktning. Företrädesvis sträcker sig väggdelen huvudsakligen i denna riktning. Med andra ord sträcker sig väggdelen ifràga i ett plan parallellt med nämnda riktning.

Statorkomponenten kan exempelvis bilda en inloppsdel, ett mellanhus, ett turbinutblàsningshus, det vill säga en avslutande husdel, eller en del av detta till en gasturbin. Dess främsta uppgift är dá att verka som lagerinfästning, för överförande av laster samt att ge en kanal för gaser.

Med formuleringen att en väggdel placeras sà att den sträcker sig i. komponentens avsedda radiella riktning avses sàväl att väggdelen placeras direkt i en struktur i komponentens radiella riktning som att väggdelen 10 15 20 25 30 ...x Ön CD 525 ø . - « -a von no 11 först monteras i en sektion och att därefter ett flertal sådana sektioner förbinds inbördes i omkretsriktningen så att väggdelen hamnar i nämnda radiella riktning. Motsvarande gäller för när en väggdel placeras så att den sträcker sig i komponentens avsedda axiella riktning samt i dess omkretsriktning.

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.

Förbindningen av en i radiell riktning sig sträckande väggdel med en annan i radiell riktning sig sträckande väggdel kan vidare ske pà andra sätt än att anordna en täckplatta mellan dessa. Exempelvis kan man anordna väggdelarna relativt nära varandra och förbinda dem genom att lägga på material, genom svetsning etc. Vidare kan täckplattorna fästas på ett flertal olika sätt, såsom nitning och limning.

Man kan vidare tänka sig att man tillverkar ett flertal separata sektioner, vilka var och en innefattar en första och en andra väggdel, och vilka sektioner var och en i tvärsnitt bildar en cirkelsektor. Därefter förbinder man sektionerna i komponentens avsedda omkretsriktning för att bilda stator- eller rotorkomponenten. Med andra ord anordnas, vid uppbyggnaden av sektionen, den andra väggdelen i komponentens avsedda radiella riktning och. den första väggdelen i. komponentens avsedda. omkretsriktning. 'Vid hopmonteringen, av' ett flertal sådana sektioner' hamnar alltså den andra väggdelen så att den sträcker sig i - vv.. ~uv. vann -. -.- ff* **""ïf fÉ"Y fÉÖÖ fizfi 525 100 %WI¿::y_§¿r¿¿; 12 komponentens radiella riktning och den första väggdelen sà att den sträcker sig i komponenetens omkretsríktning. øvuaao o 1 Q nunnan

Claims (17)

10 15 20 25 30 525 158 13 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för framställning av en stator- eller rotorkomponent (21) som är avsedd att i drift leda ett gasflöde k ä n n e t e c k n a t av, att en första väggdel (l,l4,l5,ll4) placeras med sin ena kant (3) väggdel anliggande mot flatsidan (4) av en andra (4,9,109), avsedda radiella riktning, på sådant sätt att den första som sträcker sig i komponentens komponentens avsedda och att den väggdelen sträcker sig i omkretsriktning samt axiella riktning, första 'väggdelens kant därefter lasersvetsas fast på nämnda andra väggdel från en i omkretsriktningen motsatt sida av den andra väggdelen i förhållande till den första väggdelen pà sådant sätt att de sammanfogade partierna av väggdelarna bildar en T-formig fog (5).

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av, att den första väggdelen (1,l4,15,l14) placeras väsentligen vinkelrätt mot flatsidan av den andra väggdelen (4,9,l09).

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av, att den andra väggdelen (4,9,109) anordnas så att den även sträcker sig i komponentens avsedda axiella riktning.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, 10 15 20 25 30 14 att den andra, i radiell riktning sig sträckande, väggdelen (4,9,l09) anordnas för att i komponentens omkretsriktning begränsa en gaskanal (20).

5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, (4,9,l09) har nämnda väsentligen radiella utbredning för styrning att den andra väggdelen anordnas så att den av nämnda gasflöde och/eller överföring av last under drift av komponenten.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, att den första väggdelen (l,l4,l5,ll4) som sträcker sig i omkretsriktningen, anordnas för att i radiell riktning begränsa en gaskanal (20).

7. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, (l,14,l5,1l4) att den första väggdelen har en form som kröker sig väsentligen utmed nämnda omkretsriktning.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, (l4,l5) som är motsatt den förstnämnda kanten, att den första väggdelen placeras med en andra kant, anliggande (10,l10), som är anordnad på ett avstånd i omkretsriktningen från (9), mot flatsidan av en ytterligare andra väggdel den förstnämnda andra väggdelen och förbinds med denna.

9. Förfarande enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av, 10 15 20 25 30 15 väggdelens (14,15,114) på denna ytterligare andra väggdel att den första kant även lasersvetsas fast (10,l10) väggdelen i förhållande till den första väggdelen pá från en i omkretsled motsatt sida av den andra sådant sätt att de sammanfogade partierna av väggdelarna bildar en T-formig fog (5).

10. Förfarande enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a t av, att de två på avstånd i omkretsriktningen från varandra (9,10,109,llO) del av tvà olika blad eller stag för styrning av ett anordnade väggdelarna utgör åtminstone gasflöde och/eller överföring av last.

11. Förfarande enligt något av kraven 8-10, k ä n n e t e c k n a t av, (9,lO) bildas av ett i huvudsak U-formigt element (6). att nämnda två andra väggdelar enda,

12. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, (9,l0,14,15) anordnas mellan ett i radiell riktning inre och yttre att nämnda första och andra väggdel ringelement (7,8).

13. Förfarande enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t av, (9,10) ett av ringelementen (7,8) via lasersvetsning från en i att den andra väggdelen förbinds med åtminstone radiell riktning motsatt sida av ringelementet i förhållande till den andra väggdelen på sådant sätt att de sammanfogade partierna bildar en T-formig fog (5). 10 15 20 16

14. Förfarande enligt krav 11 och nágot av krav 12 eller 13, k ä n n e t e c k n a t av, att det lasersvetsning av väggdelarna anordnas mellan det inre U-formíga elementet (6) innan nämnda ringelementet (7) och det yttre ringelementet (8).

15. Förfarande enligt nágot av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, (2l,23) har en väsentligen cirkulär tvärsnittsform och att ett flertal (20) axiell riktning mellan en inre och en yttre ring. att stator- eller rotorkomponenten kanaler för ledning av gasflödet sträcker sig i

16. Förfarande enligt nàgot av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av, att stator- eller rotorkomponenten (2l,23) är avsedd för en gasturbin.

17. Förfarande enligt nágot av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av, att stator- eller rotorkomponenten (2l,23) är avsedd för en jetmotor.