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EP1378629B2 - Rotor for a rotating thermal engine as well as manufacturing method for such a rotor - Google Patents

Rotor for a rotating thermal engine as well as manufacturing method for such a rotor Download PDF

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Publication number
EP1378629B2
EP1378629B2 EP02014536.3A EP02014536A EP1378629B2 EP 1378629 B2 EP1378629 B2 EP 1378629B2 EP 02014536 A EP02014536 A EP 02014536A EP 1378629 B2 EP1378629 B2 EP 1378629B2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
forgings
rotor
forging
screw
intermediate ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02014536.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1378629A1 (en
EP1378629B1 (en
Inventor
Martin Reigl
Richard Brendon Dr. Scarlin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
General Electric Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=29719693&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1378629(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by General Electric Technology GmbH filed Critical General Electric Technology GmbH
Priority to EP02014536.3A priority Critical patent/EP1378629B2/en
Priority to DE50208002T priority patent/DE50208002D1/en
Publication of EP1378629A1 publication Critical patent/EP1378629A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1378629B1 publication Critical patent/EP1378629B1/en
Publication of EP1378629B2 publication Critical patent/EP1378629B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/066Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der rotierenden thermischen Maschinen. Sie betrifft einen Rotor gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotors.The present invention relates to the field of rotary thermal machines. It relates to a rotor according to the preamble of claim 1 and a method for producing such a rotor.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Hohe Dampftemperaturen ergeben in Dampfkraftwerken einen grossen thermodynamischen Wirkungsgrad. Für die Rotoren von Dampfturbinen für hohe Dampftemperaturen müssen notwendigerweise Werkstoffe verwendet werden, die speziell eine hohe Kriechfestigkeit aufweisen, um den auftretenden Fliehkräften über eine lange Betriebsdauer standzuhalten. Bei Temperaturen oberhalb ca. 630°C ist es gegenwärtig notwendig, teure Nickelbasis-Legierungen für den Rotor einzusetzen, die etwa 3 mal so teuer sind wie herkömmliche Werkstoffe.High steam temperatures result in steam power plants a large thermodynamic efficiency. For the rotors of steam turbines for high steam temperatures materials must necessarily be used, which have especially a high creep strength to withstand the centrifugal forces occurring over a long service life. At temperatures above about 630 ° C, it is currently necessary to use expensive nickel-based alloys for the rotor, which are about 3 times as expensive as conventional materials.

Wenn für den Rotor eine Monoblock-Ausführung verwendet wird, muss der ganze Rotor aus der teureren Legierung hergestellt werden. Für grosse Schmiedestücke aus Nickelbasis-Legierung ergeben sich hohe Material- und Bearbeitungskosten, sind nur wenige Lieferanten vorhanden, und ist eine zerstörungsfreie Prüfung wegen schlecht aufzulösender interner Defekte schwierig.If a monobloc design is used for the rotor, the whole rotor must be made of the more expensive alloy. For large forgings made of nickel-based alloy, high material and processing costs result, few suppliers are available, and a non-destructive inspection is difficult because of poorly resolved internal defects.

Alternativ zur Monoblock-Ausführung kann der Rotor aus einer Mehrzahl von einzelnen Schmiedestücken aufgebaut werden (siehe z.B. die US-A-3,967,919 oderdie US-A-6,152,697 ). In dem Abschnitt, der hohen Temperaturen ausgesetzt ist, kann ein solcher Rotor aus einer Nickelbasis-Legierung bestehen, während er in Bereichen niedrigerer Temperatur (z.B. < 630°C) aus kriechfestem Stahl besteht. Wenn der Rotor aus einzelnen Schmiedestücken zusammengeschweisst wird, ist es möglich, den Bereich mit Nickelbasis-Legierungen auf Rotorabschnitte mit Temperaturen oberhalb ca. 600°C zu beschränken und so die Kosten zu verringern. Die Temperatur im Bereich der Schweissverbindung sollte dabei niedriger sein, als die für den reinen Stahlwerkstoff, weil die thermomechanischen Eigenschaften der Verbindung schlechter sind als die des reinen Materials.As an alternative to the monoblock design, the rotor can be made up of a plurality of individual forgings (see, for example, US Pat US-A-3,967,919 orthe US-A-6,152,697 ). In the section exposed to high temperatures, such a rotor may be made of a nickel-based alloy while being made of creep-resistant steel in areas of lower temperature (eg, <630 ° C). When the rotor is welded together from individual forgings, it is possible to limit the range of nickel-based alloys to rotor sections with temperatures above about 600 ° C and thus reduce costs. The temperature in the region of the welded joint should be lower than that for the pure steel material, because the thermo-mechanical properties of the compound are worse than those of the pure material.

Probleme ergeben sich bei der Schweissverbindung ungleicher Werkstoffe jedoch durch die hohen Schweisskosten, ungünstige Eigenschaften der beim Schweissen wärmebeeinflussten Zone (oder Wärmeeinflusszone WEZ, auch unter Heat Affected Zone HAZ bekannt), Schwierigkeiten bei der zerstörungsfreien Prüfung (Nondestructive Testing NDT), d.h., mit der begrenzten Möglichkeit, Defekte in der Schweissnaht zu entdecken, sowie durch verbleibende Schweissspannungen, und die Unmöglichkeit, den Rotor ohne Aufschneiden und erneutes Schweissen auseinanderzunehmen.However, problems arise in the welding connection of dissimilar materials due to the high welding costs, unfavorable properties of the heat-affected zone (or heat affected zone HAZ, also known as heat affected zone HAZ), difficulties in non-destructive testing (NDT), ie Limited ability to detect defects in the weld, as well as remaining welding stresses, and the impossibility to disassemble the rotor without cutting and rewelding.

Es ist andererseits aus der Technik der Gasturbinen bekannt (siehe z.B. die US-A-3,765,795 ) einen aus einzelnen, leichten Scheiben gleichen Materials aufgebauten Rotor zu verschrauben, um einerseits eine besonders leichte Konstruktion zu erhalten und andererseits den Rotor auf einfache Weise auseinanderbauen zu können.On the other hand, it is known from the technology of gas turbines (see, for example, US Pat US-A-3,765,795 ) To screw a built-up of individual, lightweight discs of the same material rotor, on the one hand to obtain a particularly lightweight construction and on the other hand to be able to disassemble the rotor in a simple manner.

Es ist weiterhin aus der EP-A1-0 028 217 bekannt, einen Rotor für eine thermische Turbomaschine aus einzelnen Scheiben unterschiedlichen Materials herzustellen, die durch elastische, formschlüssig ineinandergreifende Zwischenstücke distanziert sind und durch axiale Spannbolzen zusammengespannt sind. Nachteilig ist dabei, dass die Spannbolzen durch den ganzen Rotor hindurchgehen müssen und mit ihren Enden aus dem Rotor herausstehen und äusseren Einflüssen ausgesetzt sind.It is still out of the EP-A1-0 028 217 known to produce a rotor for a thermal turbomachine from individual discs of different material, which are spaced by elastic, interlocking intermeshing spacers and are clamped together by axial clamping bolt. The disadvantage here is that the clamping bolts must pass through the entire rotor and stand out with their ends from the rotor and are exposed to external influences.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Rotor, insbesondere für eine Dampfturbine, zu schaffen, welcher aus einzelnen Schmiedestücken aus der jeweiligen thermischen Belastung angepassten, unterschiedlichen Werkstoffen besteht, und welcher die mit einer Schweissverbindung zwischen den unterschiedlichen Schmiedestücken und mit Spannbolzen verbundenen Nachteile der oben genannten Art vermeidet, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben.It is therefore an object of the invention to provide a rotor, in particular for a steam turbine, which consists of individual forgings from the respective thermal load adapted, different materials, and which associated with a welded connection between the different forgings and clamping bolt disadvantages of the above mentioned type as well as to specify a method for its production.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, die einzelnen Schmiedestücke aus den unterschiedlichen Werkstoffen durch eine innenliegende Verschraubung miteinander zu verschraubene, und dass bei zwei miteinander verschraubten Schmiedestücken beide Schmiedestücke jeweils einen nach innen in einen innenliegenden Zwischenraum vorstehenden, koaxialen Flansch mit axialen Durchgangsbohrungen aufweisen, und dass die beiden Schmiedestücke mittels durch die Durchgangsbohrungen gesteckter Schrauben und entsprechender Muttern miteinander verschraubt sind.The object is solved by the entirety of the features of claims 1 and 6. The essence of the invention is to screw the individual forgings made of different materials by an internal screw together, and that in two screwed together forgings both forgings each have an inwardly projecting into an inner space, coaxial flange with axial through holes, and that the two forgings are screwed together by means of bolts inserted through the through holes and corresponding nuts.

Der Rotor umfasst Schmiedestücke, welche aus einem hochfesten Stahl bestehen, und Schmiedestücke, welche aus einer hochtemperaturfesten Legierung, insbesondere auf Ni-Basis, bestehen. Die Verschraubung der Schmiedestücke erfolgt mittels Schrauben welche in axialer Richtung angeordnet sind.The rotor includes forgings, which are made of a high-strength steel, and forgings, which consist of a high-temperature-resistant alloy, in particular Ni-based. The screwing of the forgings by means of screws which are arranged in the axial direction.

Insbesondere sind in einem der Schmiedestücke Zugänge zum innenliegenden Zwischenraum vorgesehen, durch welche die Verschraubung der beiden Schmiedestücke vorgenommen werden kann, wobei die Zugänge radial und/oder axial angeordnet sind, und das erste der beiden Schmiedstücke aus einem hochfesten Stahl und das zweite Schmiedestück aus einer hochtemperaturfesten Legierung, insbesondere auf Ni-Basis, besteht, und die Zugänge im ersten Schmiedestück angeordnet sind.In particular, in one of the forgings access to the inner space provided by which the screwing of the two forgings can be made, the accesses are arranged radially and / or axially, and the first of the two forged pieces of a high-strength steel and the second forging from a high temperature resistant alloy, in particular Ni-based, consists, and the accesses are arranged in the first forging.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei zwei miteinander verschraubten Schmiedestücken das erste Schmiedestück aus einem hochfesten Stahl und das zweite Schmiedestück aus einer hochtemperaturfesten Legierung, vorzugsweise auf Ni-Basis, bestehen, dass das erste Schmiedestück mit einem koaxialen Zwischenring aus hochfestem Stahl verschweisst ist, dass der Zwischenring und das zweite Schmiedestück jeweils einen nach innen in einen innenliegenden Zwischenraum vorstehenden, koaxialen Flansch mit axialen Durchgangsbohrungen aufweisen, und dass der Zwischenring mit dem angeschweissten ersten Schmiedestück und das zweite Schmiedestück mittels durch die Durchgangsbohrungen gesteckter Schrauben und entsprechender Muttern miteinander verschraubt sind.Another advantageous embodiment of the invention is characterized in that, in the case of two forgings screwed together, the first forging made of a high-strength steel and the second forging made of a high-temperature resistant alloy, preferably Ni-based, that the first forged with a coaxial intermediate ring welded high-strength steel that the intermediate ring and the second forging each have an inwardly projecting into an inner space, coaxial flange with axial through holes, and that the intermediate ring with the welded first forging and the second forged by means of through-holes plugged screws and the like Nuts are bolted together.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGURENBRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1
einen Längsschnitt durch eine geschraubte Verbindung zwischen den einzelnen Schmiedestücken eines Rotors mit aussenliegenden Schrauben;
Fig. 2
einen Längsschnitt durch eine geschraubte Verbindung zwischen den einzelnen Schmiedestücken eines Rotors gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit innenliegenden Schrauben; und
Fig. 3
einen Längsschnitt durch eine geschraubte Verbindung zwischen den einzelnen Schmiedestücken eines Rotors gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit angeschweisstem Zwischenring.
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings. Show it
Fig. 1
a longitudinal section through a threaded connection between the individual forgings of a rotor with external screws;
Fig. 2
a longitudinal section through a threaded connection between the individual forgings of a rotor according to an embodiment of the invention with internal screws; and
Fig. 3
a longitudinal section through a threaded connection between the individual forgings of a rotor according to an embodiment of the invention with welded intermediate ring.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION

In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt ein Ausschnitt aus einer geschraubten Verbindünn zwischen den einzelnen Schmiedestücken eines Rotors wiedergegeben. Der Rotor 10, der vorzugsweise zu einer Dampfturbine gehört, ist aus wenigstens zwei scheibenförmigen Schmiedestücken 11 und 12 zusammengesetzt, die entlang einer Achse 18 (Rotorachse) hintereinander angeordnet und miteinander fest verbunden sind. Die Verbindung erfolgt als Verschraubung mittels Schrauben 16, die auf der Aussenseite des Rotors 10 über den Umfang verteilt angeordnet und in Richtung der Achse 18 ausgerichtet sind. Im gezeigten Beispiel ist das linke Schmiedestück 11, das in einem thermisch weniger belasteten Bereich der Dampfturbine angeordnet ist, aus einem hochfesten Stahl, während das rechte Schmiedestück 12 aus einer hochtemperaturfesten Nickelbasis-Legierung besteht. Die beiden Schmiedestücke 11, 12 sind unter Bildung eines hohlen Zwischenraums 13 zusammengefügt. Das rechte Schmiedestück 12 hat an der Verbindungsseite einen nach aussen vorstehenden, koaxialen Flansch 17, der axiale Durchgangsbohrungen 15 aufweist. Durch die Durchgangsbohrungen 15 sind von aussen die Schrauben 16 durchgesteckt und in entsprechende Sacklochgewinde 14 im linken Schmiedestück 11 eingeschraubt. Da die aussenliegenden Schrauben 16 in den Dampfstrom hineinragen, und weil sie auch hohen Temperaturen ausgesetzt sind, sind sie auch aus einer Nickelbasis-Legierung. Um Unterschiede in der thermischen Ausdehnung aufzufangen, können zusätzlich (in den Figuren nicht dargestellte) Dehnungsringe aus geeigneten Werkstoffen an den Schrauben vorgesehen werden.In Fig. 1 is shown in a longitudinal section, a section of a screwed Verbindünn between the individual forgings of a rotor. The rotor 10, which preferably belongs to a steam turbine, is composed of at least two disk-shaped forgings 11 and 12, which are arranged along an axis 18 (rotor axis) one behind the other and firmly connected to each other. The connection takes place as a screw connection by means of screws 16 which are distributed on the outside of the rotor 10 distributed over the circumference and aligned in the direction of the axis 18. In the example shown, the left-hand forging 11, which is located in a thermally less loaded area of the steam turbine, is made of a high-strength steel, while the right-hand forging 12 is made of a high-temperature resistant nickel-based alloy. The two forgings 11, 12 are joined together to form a hollow space 13. The right-hand forging 12 has on the connecting side an outwardly projecting, coaxial flange 17, the axial through holes 15 has. Through the through holes 15, the screws 16 are inserted from the outside and screwed into corresponding blind hole thread 14 in the left forging 11. Since the external screws 16 protrude into the vapor stream, and because they are also exposed to high temperatures, they are also made of a nickel-based alloy. In order to absorb differences in the thermal expansion, additional expansion rings (not shown in the figures) of suitable materials can be provided on the screws.

Um einen Korrosionsangriff durch den heissen Dampf, wie er bei einer aussenliegenden Verschraubung gemäss Fig. 1 auftritt, sicher zu vermeiden, ist es zweckmässig und vorteilhaft, eine innenliegende Verschraubung zu wählen, wie sie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 vorliegt. Bei der innenliegenden Verschraubung wird zwischen den zu verschraubenden Teilen ein vergleichsweise grosser Zwischenraum 23 bzw. 33 gebildet, in den zwei nach innen vorstehende Flansche 21', 22' bzw. 31', 32' hineinragen. Die Flansche 21', 22' bzw. 31', 32' sind mit einander zugeordneten Durchgangsbohrungen 24, 25 bzw. 34, 35 versehen, durch die entsprechende Schrauben 26 bzw. 36 gesteckt und auf der anderen Seite mittels einer Mutter 27 bzw. 37 verschraubt sind.To a corrosion attack by the hot steam, as in an external screw according to Fig. 1 occurs, to avoid safe, it is expedient and advantageous to choose an internal screw, as in the embodiments of the Fig. 2 and 3 is present. In the internal screw connection, a comparatively large gap 23 or 33 is formed between the parts to be screwed, in which two inwardly projecting flanges 21 ', 22' and 31 ', 32' protrude. The flanges 21 ', 22' and 31 ', 32' are provided with associated through holes 24, 25 and 34, 35, inserted through the corresponding screws 26 and 36 and on the other side by means of a nut 27 and 37 respectively are bolted.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist das linke Schmiedestück 21 aus einem hochfesten Stahl, während das rechte Schmiedestück aus einer hochtemperaturfesten Nickelbasis-Legierung besteht. Die beiden Flansche 21' und 22 , sind direkt an den jeweiligen Schmiedestücken angeformt. Um den Zugang zu den Verschraubungen zu ermöglichen, sind (in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnete) radiale und/oder axiale Zugänge 28 bzw. 29 im linken Schmiedestück 21 vorgesehen. Die radialen Zugänge 28 befinden sich in der Nähe der Verbindungsebene und sind auf dem Umfang symmetrisch verteilt angeordnet, um Unwuchten zu vermeiden. Werden radiale Zugänge 28 verwendet, können diese entweder offen bleiben oder mit einem entsprechenden Einsatz zugeschweisst werden, bevor der Bereich für die Befestigung der Schaufeln weiterbearbeitet werden kann.In the embodiment of the Fig. 2 For example, the left-hand forging 21 is made of a high-strength steel, while the right-hand forging is made of a high-temperature-resistant nickel-base alloy. The two flanges 21 'and 22 are formed directly on the respective forgings. To allow access to the fittings, (in Fig. 2 dashed lines) radial and / or axial access 28 or 29 provided in the left forging 21. The radial accesses 28 are near the connection plane and are on the Circumference symmetrically distributed to avoid imbalances. If radial accesses 28 are used, they can either remain open or be sealed with a suitable insert before the area for attachment of the blades can be further processed.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 werden radiale oder axiale Zugänge nicht benötigt, weil hier die Verschraubung über einen Zwischenring 38 erfolgt, an dessen einer Seite der eine Flansch 31' angeformt ist. Zwischenring 38 und linkes Schmiedestück 31 sind zunächst getrennt. Der (separate) Zwischenring 38 wird zunächst mit dem rechten Schmiedestück 32 verschraubt, wobei der Zugang von links durch den Zwischenring hindurch einwandfrei möglich ist. Anschliessend wird das linke Schmiedestück 31 mit dem Zwischenring 38 unter Bildung einer Schweissverbindung 39 verschweisst. Da der Zwischenring 38 aus demselben Stahl ist wie das linke Schmiedestück 31, verursacht diese artgleiche Schweissverbindung keine Probleme. Die Schweissverbindung 38 ist eine herkömmliche Rotor-Schweissverbindung, die einer niedrigeren Temperatur ausgesetzt ist als die Verschraubung.In the embodiment according to Fig. 3 radial or axial accesses are not needed, because here the screwing takes place via an intermediate ring 38, on one side of which a flange 31 'is integrally formed. Intermediate ring 38 and left forging 31 are initially separated. The (separate) intermediate ring 38 is first screwed to the right forging 32, the access from the left through the intermediate ring is perfectly possible. Subsequently, the left forging 31 is welded to the intermediate ring 38 to form a welded joint 39. Since the intermediate ring 38 is made of the same steel as the left-hand forging 31, this similar welding connection causes no problems. The weld joint 38 is a conventional rotor weld joint that is exposed to a lower temperature than the fitting.

Die geeignete Länge des Zwischenringes 38 sollte nach folgenden Gesichtspunkten gewählt werden:

  • Je länger der Zwischenring 38 ist, desto niedriger ist die Temperatur der Schweissverbindung 39, desto geringer ist die Verschlechterung der Eigenschaften der HAZ, und desto grösser ist die Reduzierung des Rotorgewichtes.
  • Je kürzer der Zwischenring 38, desto einfacher ist es, die von den darauf befestigten rotierenden Schaufeln auf den Zwischenring 38 ausgeübten Kräfte aufzufangen.
The appropriate length of the intermediate ring 38 should be selected according to the following criteria:
  • The longer the intermediate ring 38 is, the lower the temperature of the welded joint 39, the lower the deterioration in the properties of the HAZ, and the greater the reduction of the rotor weight.
  • The shorter the intermediate ring 38, the easier it is to absorb the forces exerted by the rotating blades mounted on the intermediate ring 38.

In allen Fällen sollten die Schrauben 16, 26, 36 und ggf. Die Mutter 27, 37 aus Nickelbasis-Legierung (mit höchster Kriechfestigkeit) sein, um dadurch die notwendige Festigkeit und damit die Dichtigkeit der Schraubverbindung sicherzustellen. Da derartige Schrauben einen grösseren thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben als Stahl, führt das Hochfahren auf eine Betriebstemperatur in der Nähe von 600°C zu einem Abfall an Vorspannung der Schrauben, die zu einer Undichtigkeit führen kann. Es ist daher - wie bereits oben erwähnt - vorteilhaft, zusätzliche Dehnungsringe bzw. -hülsen aus austenitischem Material unter den Köpfen der Schrauben anzuordnen, die sich noch mehr ausdehnen als die Schrauben selbst und so die Vorspannung halten.In all cases, the screws should be 16, 26, 36 and possibly the nut 27, 37 of nickel-based alloy (with the highest creep resistance), thereby ensuring the necessary strength and thus the tightness of the screw. Because such screws have a greater coefficient of thermal expansion than steel, ramping up to an operating temperature near 600 ° C results in a decrease in preload of the screws, which can lead to leakage. It is therefore - as already mentioned above - advantageous to arrange additional expansion rings or sleeves made of austenitic material under the heads of the screws, which extend even more than the screws themselves and so hold the bias.

Die Ausgestaltung gemäss Fig. 3 ist besonders bevorzugt, weil hier neben der Einfachheit der Montage zusätzliche Freiheitsgrade bei der Konstruktion gewonnen werden. Für die internen Schraubverbindungen gemäss Fig. 2 und 3 ist eine zerstörungsfreie Prüfung und ein nachträgliches Anziehen der Schrauben nur im Fall der Fig. 2 mit axialen Zugängen 29 möglich. Im Fall der Fig. 3 muss dafür die Schweissverbindung aufgetrennt und anschliessend wieder zugeschweisst werden.The embodiment according to Fig. 3 is particularly preferred because in addition to the simplicity of the assembly additional degrees of freedom are obtained in the construction. For the internal screw connections according to Fig. 2 and 3 is a nondestructive testing and a subsequent tightening of the screws only in the case of Fig. 2 with axial access 29 possible. In the case of Fig. 3 For this, the welded connection must be separated and then sealed again.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

10,20,3010,20,30
Rotorrotor
11,1211.12
Schmiedestückforging
1313
Zwischenraumgap
1414
SacklochgewindeBlind hole
1515
DurchgangsbohrungThrough Hole
1616
Schraubescrew
1717
Flanschflange
1818
Achseaxis
21,2221.22
Schmiedestückforging
21',22'21 ', 22'
Flanschflange
2323
Zwischenraumgap
24,2524.25
DurchgangsbohrungThrough Hole
2626
Schraubescrew
2727
Muttermother
2828
radialer Zugangradial access
2929
axialer Zugangaxial access
31,3231.32
Schmiedestückforging
31',32'31 ', 32'
Flanschflange
3333
Zwischenraumgap
34,3534.35
DurchgangsbohrungenThrough holes
3636
Schraubescrew
3737
Muttermother
3838
Zwischenringintermediate ring

Claims (6)

  1. Rotor (20, 30) for a rotating thermal machine, in particular a high-temperature steam turbine, which rotor (20, 30) is composed of a plurality of forgings (21, 22; 31, 32) which are arranged one behind the other in the axial direction and are fixedly connected to one another and which consist of different material adapted to the respective thermal load, the forgings (21, 22; 31, 32) being screw-connected to one another, the rotor (20, 30) comprising forgings (21; 31) which consist of high-strength steel, and the rotor (20, 30) comprising forgings (22; 32) which consist of an alloy, in particular based on nickel, resistant to high temperature, and the screw connection of the forgings (21, 22; 31, 32) taking place by means of screws (26, 36) which are arranged in the axial direction, characterized in that the screw connection of the forgings (21, 22; 31, 32) is designed as an internal screw connection and in that, in the case of two forgings (21, 22) screw-connected to one another, the two forgings (21, 22) each have a coaxial flange (21', 22') projecting inwards into an internal interspace (23) and having axial passage bores (24, 25), and in that the two forgings (21, 22) are screw-connected to one another by means of screws (26) inserted through the passage bores (24, 25) and by means of corresponding nuts (27).
  2. Rotor according to Claim 1, characterized in that, in one of the forgings (21, 22), accesses (28, 29) to the internal interspace (23) are provided, through which the screw connection of the two forgings (21, 22) can be carried out.
  3. Rotor according to Claim 2, characterized in that the accesses (28, 29) are arranged radially and/or axially.
  4. Rotor according to either one of Claims 2 and 3, characterized in that the first of the two forgings (21) consists of a high-strength steel and the second forging (22) consists of an alloy, in particular based on nickel, resistant to high temperature, and in that the accesses (28, 29) are arranged in the first forging (21) .
  5. Rotor according to Claim 1, characterized in that, in the case of two forgings (31, 32) screw-connected to one another, the first forging (31) consists of a high-strength steel and the second forging (32) consists of an alloy, preferably based on nickel, resistant to high temperature, in that the first forging (31) is welded to a coaxial intermediate ring (38) consisting of high-strength steel, in that the intermediate ring (38) and the second forging (32) each have a coaxial flange (31', 32') projecting inwards into an internal interspace (33) and having axial passage bores (34, 35), and in that the intermediate ring (38), together with the welded-on first forging (31), and the second forging (32) are screw-connected to one another by means of screws (36) inserted through the passage bores (34, 35) and by means of corresponding nuts (37).
  6. Method for producing a rotor according to Claim 5, characterized in that, in a first step, the non-welded intermediate ring (38) is screw-connected to the second forging, and in that, in a second step, the first forging (31) is welded to the screwed-on intermediate ring (38).
EP02014536.3A 2002-07-01 2002-07-01 Rotor for a rotating thermal engine as well as manufacturing method for such a rotor Expired - Lifetime EP1378629B2 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02014536.3A EP1378629B2 (en) 2002-07-01 2002-07-01 Rotor for a rotating thermal engine as well as manufacturing method for such a rotor
DE50208002T DE50208002D1 (en) 2002-07-01 2002-07-01 Rotor for a rotary thermal machine and method for producing such a rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02014536.3A EP1378629B2 (en) 2002-07-01 2002-07-01 Rotor for a rotating thermal engine as well as manufacturing method for such a rotor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP1378629A1 EP1378629A1 (en) 2004-01-07
EP1378629B1 EP1378629B1 (en) 2006-08-30
EP1378629B2 true EP1378629B2 (en) 2017-08-30

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