专利名称：用于制造整体安装叶片的转子的方法以及转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造整体安装叶片的转子尤其是燃气涡轮机转子的方法以 及转子本身。
背景技术：
根据是否存在一个横截面为盘形的或横截面为环形的转子或转子支架(下面称 为转子基体)，将具有整体安装叶片的燃气涡轮机转子称为叶盘(Blisk)或叶环(Bling)。 叶盘是装有叶片的盘的简称，叶环是装有叶片的环的简称。由现有技术已知，具有整体安装叶片的燃气涡轮机转子通过铣削由整体制成，这 当然是非常费事和昂贵的，因此这种方法只适用于相对小的燃气涡轮机转子。一种另外的应用在大转子中的方法是摩擦焊接。在此分开地制造转子基体和叶 片，并且接着相互摩擦焊接，尤其通过直线摩擦焊接。借助焊接制造的优点是，转子基体和 涡轮叶片可以由不同的材料制成，它们可以匹配于转子的这些区段的不同要求。困难的是 叶片相对于转子基体在接合状态尤其是在摩擦焊接时的定向，在摩擦焊接时两个部件中的 一个部件必需相对于另一部件运动。
发明内容
本发明的目的是，实现一种用于制造整体安装叶片的转子的方法，在该方法中，以 高的可重复性和非常低的误差风险可采用简单的摩擦焊接工艺。此外要使待接合的部件尤 其是叶片在接合时尽可能小地被加载。此外要给出一种制造尽可能简单的转子。按照本发明的方法规定下面的步骤a)准备一个具有涡轮叶片的叶栅环，b)将一个第一转子基体摩擦焊接到叶栅环上和c)将一个第二转子基体摩擦焊接到叶栅环上。在按照本发明的方法中，所述转子支架由两个部件构成，即第一和第二转子基体。 这意味着，这两个部件与一个实心的转子支架相比不大且不沉并且必需单个地传递更小的 转矩和力。这还意味着，在摩擦焊接这个更轻且更小的部件时施加的力比在摩擦焊接一个 大的、单个转子基体时更小。例如在摩擦焊接时的顶锻力可以减小。此外也能够减小转子 的总重量，尤其是当两个转子基体相互隔开距离的时候，由此得到一种空腔结构。两个转子 基体形成一个在叶栅环与轴之间的连接。关于叶栅环要指出的是，这个叶栅环可以是一个封闭环绕的环，这是优选的情况。 作为备选方案，也可以由各个分段组成叶栅环，这些分段只通过焊接转子基体而相互连接。按照优选的实施形式，所述叶栅环上已模制成形一个接桥，第一转子基体焊接在 该接桥上。例如这个接桥可以径向在内侧设置在叶栅环上。所述接桥在靠近第一转子基体的一侧上具有一个焊接唇，S卩，一个具有减小横截 面的区段，通过该区段实现待焊接工件的第一接触点。
所述第二转子基体要焊接在接桥的与第一转子基体相反的端侧上，由此使焊缝相 互间足够地隔开距离。一种工艺技术上特别有利的实施形式规定，所述叶栅环在摩擦焊接时保持在一个 突出于叶栅环的保持凸起上。尤其是部件的保持在摩擦焊接时是特别重要的，因为不允许 太大的力传递到部件的不稳定区段上。所述保持凸起还允许最佳的保持几何形状的结构。与此相关地已经证实有利的是，所述保持凸起径向在内侧设置在叶栅环上，而轴 向则侧面突出。所述保持凸起也可以是接桥的区段或凸肩，由此使接桥承担双重功能。按照本发明方法的另一种变化形式规定，所述保持凸起在焊接第一转子基体之后 被机械地去除，以便制造用于第二转子基体的接合面。由此总体上减少了结构体积，因为第 一和第二转子基体可以相互更近地设置。在去除时，也可以产生一个具有减小的轴向横截面的用于第二转子基体的焊接 唇。因为相对精确制造的焊接唇对于摩擦焊接工艺是有利的，在去除时为了减小结构体积 同时还能够制造最佳的接合面。因为在叶栅环区域中只有非常减小的、用于保持转子栅环的结构空间供使用，并 且正好靠近涡轮叶片的转子栅环的各区段被非常仔细地操作，所以当由叶栅环和第一转子 基体构成的单元保持在第一转子基体上时，能够优选地执行第二摩擦焊接过程。为此所述第一转子基体可以具有一个用于对单元进行位置固定的保持凸起，在焊 接第二转子基体之后，机械地去除该保持凸起。由此也可以以简单的措施提供一种最佳的 保持几何形状。如上所述，所述第一和第二转子基体在焊接状态至少部分地相互轴向隔开距离， 以便在其间形成一个空腔。这个空腔也能够构成为一个冷却通道的一部分，由此转子尤其在燃气涡轮机的涡 轮区域中可有利地使用。此外本发明当然在制造用于燃气涡轮机的压缩机区域的转子时也 是有利的。所述叶栅环的环段可以整体地浇铸或者接合到叶片上，由此可以对于环段和涡轮 叶片采用不同的材料。本发明还涉及一种转子，尤其是燃气涡轮机转子，它是整体安装叶片的。该转子具 有一个具有从其突出的并固定在其上的涡轮叶片的叶栅环以及至少两个焊接优选通过摩 擦焊接在叶栅环上的、盘形的转子基体。
本发明的其它特征和优点由所涉及的下面的说明和下面的附图给出。附图中图1至4以不同的制造步骤示出按照本发明的转子的半剖面图，通过它们给出按 照本发明的方法。
具体实施例方式在图1中以半剖面图示出了燃气涡轮机转子形式的整体安装叶片的转子。该转子包括多个区段、即一个具有涡轮叶片12的叶栅环10和一个连接涡轮叶片12的环段14以及一个转子支架。该转子支架包括一个第一转子基体18以及一个第二转子基体20。两个转子基体 18,20通过摩擦焊接固定在叶栅环10上。如从图1可以看到的那样，转子基体18、20轴向相互隔开距离，由此在其间形成一 个空腔22，它可以是一个冷却通道系统的一部分，该冷却通道系统经由一些另外的通道24 到达涡轮叶片12。下面解释转子的制造。叶栅环10这样制造，即通过熔焊、钎焊或浇铸环段将涡轮 叶片12安装在环段16上。该环段16 —般由一种与涡轮叶片12不同的材料制成。所述叶栅环10，在下面情况下更确切地说是环段14，具有多个区段，如从图2可以 看到的那样。一个环形接桥16优选精确地对准涡轮叶片12的中心轴线A并且径向向内突 出。从接桥16再在一侧上突出一个凸肩，它用作焊接唇28。在焊接唇28的区域中，环段 14具有一个比接桥16的其余部分上更小的径向横截面。在接桥16的与焊接唇28相反的一侧上，这个接桥具有一个环形的保持凸起30，它 与接桥16那样封闭环形地环绕并且可以说形成接桥16的一个凸肩。这个保持凸起30用 作夹紧环并且固定在一个摩擦焊接装置中。在一个第一方法步骤中，将同样具有一个焊接唇32的第一转子基体18旋转摩擦 焊接在叶栅环10上。在图3中可以看出在摩擦焊接之后形成的单元。接着机械地去除尤其是车削掉保持凸起30，直至一个横截面更小的在图3中以虚 线表示的焊接唇34。在图4可以看到的下一方法步骤中，第二转子基体20与配备有焊接唇36的第一 转子基体18那样也焊接在接桥16上。两个转子基体18、20优选相同或镜像地构成。由第一转子基体18和叶栅环10构成的单元在第二旋转摩擦焊接过程期间固定在 一个保持凸起40上。该保持凸起40是一个在第一转子基体18上背面的、夹紧环形的凸肩。 第二转子基体20必要时同样具有一个保持凸起42，它可以用作为用于施加转矩的夹紧位置。在将第二转子基体20焊接到接桥16上以后，转子几乎具有其最终的形状，只是两 个保持凸起40、42还要被机械地去除，尤其是被车削掉，因此最终得到在图1中所示的形 状。 所述转子基体18、20可以由相同的或不同的材料制成，并且也可以由与叶栅环10 的材料相同的或不同的材料制成。所述冷却通道24可以在焊上转子基体18、20以后或也可以在事先产生。如从图1可以看到的那样，盘形或环形的转子基体18、20沿轴向距中心轴线A具 有相同的距离。作为备选方案，当然也可以设有两个以上的转子基体。
权利要求
用于制造整体安装叶片的转子尤其是燃气涡轮机转子的方法，其特征在于下面的步骤a)准备一个具有涡轮叶片(12)的叶栅环(10)，b)将一个第一转子基体(18)摩擦焊接到叶栅环(10)上，和c)将一个第二转子基体(20)摩擦焊接到叶栅环(10)上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述叶栅环(10)上已模制成形一个接桥 (16)，第一转子基体(18)焊接在该接桥上。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接桥(16)在靠近第一转子基体(18)的 一侧上具有一个以减小的径向横截面区段形式存在的焊接唇(28)。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第二转子基体(20)焊接在接桥 (16)的与第一转子基体(18)相反的端侧上。
5.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述叶栅环(10)在摩擦焊接时保持 在一个突出于叶栅环(10)的保持凸起(30)上。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述保持凸起(3)径向在内侧设置在叶栅环 (10)上，而轴向则侧面突出。
7.如权利要求2至4之一所述的和附加地如权利要求5或6所述的方法，其特征在于， 所述保持凸起(30)是接桥(16)的延长体。
8.如权利要求5至7之一所述的方法，其特征在于，所述保持凸起(30)在焊接第一转 子基体(18)之后被机械地去除，以便制造用于第二转子基体的接合面。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在保持凸起(30)上制造一个具有减小的径 向横截面的用于第二转子基体(20)的焊接唇(34)。
10.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，当第二转子基体通过摩擦焊接固定 在焊接第一转子基体(18)之后产生的单元上时，将该单元保持在第一转子基体(18)上。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一转子基体(18)具有一个用于对 单元进行位置固定的保持凸起(40)，在焊接第二转子基体之后，机械地去除该保持凸起。
12.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述第一和第二转子基体(18、20) 在焊接状态至少部分地相互轴向隔开距离并且在其间形成一个空腔(22)。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述空腔(22)是一个冷却通道的一部分。
14.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述叶栅环(10)具有一个环段 (14)，该环段整体地浇铸或者接合到涡轮叶片(12)上。
15.转子，尤其是燃气涡轮机转子，它是整体安装叶片的，其特征在于，设置一个具有从 其突出的、固定在其上的涡轮叶片(12)的叶栅环(10)以及至少两个焊接在叶栅环(10)上 的、盘形的转子基体(18、20)。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造整体安装叶片的转子的方法，该方法规定，转子支架由多个盘形的转子基体(18、20)构成，它们焊接到叶栅环(10)上。
文档编号B23K20/12GK101896311SQ200880120393
公开日2010年11月24日 申请日期2008年12月11日 优先权日2007年12月22日
发明者E·拜尔 申请人:Mtu飞机发动机有限公司