Geschweisster Rotor von Rotationsmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen geschweiss- ten Rotor von Rotationsmaschinen, dessen Schweiss- nähte sich nur über einen Teil des Wandungsquer- schnittes erstrecken und der Entlastungskerben auf weist.
Wenn die Schweissnähte bei geschweissten Roto ren nicht über den ganzen Querschnitt der Wand aus geführt sind, ist es bekanntlich notwendig, sogenannte Entlastungskerben vorzusehen, welche bisher die Form einer Amiloiden-, Zylinder- oder einer anderen allge meinen Rotationsfläche aufweisen. Die bisher bekann ten Entlastungskerben ermöglichen zwar die Kontrolle der Schweissnähte durch Ultraschallwellen mit direk ten Sonden. Eine Indikation von Haarrissen, die im wesentlichen parallel zur Richtung der Ultraschall wellen verlaufen, ist jedoch nicht möglich.
Bei einer anderen bekannten Ausführung werden die Ultra schallwellen in alle Richtungen des Rotors zerstreut, und es ist möglich, sie an einem begrenzten Abschnitt der Rotoroberfläche zu empfangen. Soweit bei be kannten Entlastungskerben Kegelflächen angewendet werden, sind diese stets durch einen Hohlraum von der Schweissnaht abgeteilt, so dass sie nicht zur Rückführung der Ultraschallwellen, die durch die Schweissnaht hindurchgehen, zurück zur Oberfläche dienen können. Ein weiterer Nachteil der bisher aus geführten Entlastungskerben besteht darin, dass die Konzentration der Spannung im Nahtgrund nicht völlig ausgeschaltet ist.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile, was erfindungsgemäss dadurch erreicht wird, dass Begrenzungsflächen der Entlastungskerbe unmittelbar an der Schweissnaht angrenzen und im Axialschnitt durch den Rotor eine mit der Spitze gegen die Rotorachse gerichtete V-Form bilden, wo bei diese Flächen auf dem Mantel je eines Kegels lie- gen, dessen Achse mit der Rotorachse zusammenfällt. Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt des in Fig. 2 im Axial- schnitt gezeigten Rotors in grösserem Massstab zur Veranschaulichung einer Schweissstelle der mitein- ander verbundenen Rotorteile und Fig. 2 den Rotor im Axialschnitt.
Gemäss der Darstellung sind zwei Rotorteile 1 und 2 durch eine Schweissnaht 3 miteinander ver bunden. Unterhalb der Schweissnaht 3 ist eine Ent lastungskerbe 4 angeordnet, deren obere Begren- zungsflächen 5 unter Vermeidung eines Hohlraumes unmittelbar an die Schweissnaht 3 grenzen und hier bei im gezeigten Axialschnitt durch den Rotor eine mit der Spitze gegen die Rotorachse 18 gerichtete V- Form bilden.
Diese Flächen 5 liegen auf dem Mantel je eines Kegels 5' (Fig. 2), wobei die Achse jedes Ke gels mit der Rotorachse 18 zusammenfällt. Dadurch ist die Rückführung von Ultraschallwellen 8, 9 und 10 ermöglicht, die sich von der äusseren Zylinderfläche 14 des Rotors in der Länge 15 verbreiten und durch die Schweissnaht 3 in Richtung zur Rotoroberfläche hindurchgehen, wo sie von den Richtungen 11, 12, 13 auf derselben Zylinderfläche 14 des Rotors in der begrenzten Länge 15 mittels schräger Sonden emp fangen werden können.
Die Neigung der die Ent lastungskerbe 4 begrenzenden Kegelflächen 5 zuein ander ist hierbei so gewählt, dass die begrenzte Länge 15 der Zylinderfläche 14 möglichst kurz ist, so dass bei Anwendung von schrägen Ultraschallwellen 8, 9, 10, deren Wiederempfang aus den Richtungen 11, 12, 13 möglich ist. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, bedeuten somit die Öffnungswinkel 16 der Kegel 5' ein Mass für die Länge 15.
Die Ultraschallwellen ge- statten bei der beschriebenen Ausführungsform eine besonders genaue Bestimmung der Haarrisse im Nahtgrund 7 bei der Richtung 8 der Wellenausstrah lung. Bei der beschriebenen Ausführungsform herrscht die grösste Spannung in der Zone 6, wo gegen die Spannungskonzentration im Nahtgrund 7 vermindert ist.
Anderseits ist es mit Hilfe dieser Aus- führungsform aber auch möglich, senkrecht auf die Rotorachse verlaufende Haarrisse im ganzen Quer schnittsbereich der Schweissnaht einwandfrei und mit grösster Genauigkeit festzustellen.
Die vorbeschriebene Ausbildung der Entlastungs kerben eignet sich besonders für geschweisste Roto ren von Dampf- und Gasturbinen wie auch für die Rotoren von Axialverdichtern und anderen Rota tionsmaschinen.
Welded rotor of rotary machines The invention relates to a welded rotor of rotary machines, the weld seams of which extend only over part of the wall cross-section and which have relief notches.
If the welds in welded Roto Ren are not performed over the entire cross section of the wall, it is known to provide so-called relief notches, which have previously been in the form of an amiloid, cylinder or other general my surface of revolution. The previously known relief notches allow the weld seams to be checked using ultrasonic waves with direct probes. An indication of hairline cracks that run essentially parallel to the direction of the ultrasound waves is not possible.
In another known embodiment, the ultrasonic waves are scattered in all directions of the rotor, and it is possible to receive them on a limited portion of the rotor surface. Insofar as conical surfaces are used in known relief notches, these are always separated from the weld seam by a cavity so that they cannot serve to return the ultrasonic waves that pass through the weld seam back to the surface. Another disadvantage of the relief notches that have been carried out so far is that the concentration of tension in the seam base is not completely eliminated.
The aim of the invention is to eliminate these disadvantages, which is achieved according to the invention that the boundary surfaces of the relief notch directly adjoin the weld seam and in the axial section through the rotor form a V-shape with the tip facing the rotor axis, where these surfaces on the jacket each of a cone lie whose axis coincides with the rotor axis. An example embodiment of the subject invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.
1 shows a detail of the rotor shown in axial section in FIG. 2 on a larger scale to illustrate a weld point of the rotor parts connected to one another, and FIG. 2 shows the rotor in axial section.
According to the illustration, two rotor parts 1 and 2 are connected to one another by a weld 3. Underneath the weld 3 there is a relief notch 4, the upper boundary surfaces 5 of which directly adjoin the weld 3 while avoiding a cavity and form a V-shape with the tip against the rotor axis 18 in the axial section shown through the rotor.
These surfaces 5 lie on the jacket of a cone 5 '(Fig. 2), the axis of each cone coincides with the rotor axis 18. This enables the return of ultrasonic waves 8, 9 and 10, which propagate from the outer cylindrical surface 14 of the rotor in the length 15 and pass through the weld 3 in the direction of the rotor surface, where they move from the directions 11, 12, 13 on the same Cylinder surface 14 of the rotor in the limited length 15 can be caught by means of inclined probes.
The inclination of the conical surfaces 5 delimiting the relief notch 4 to one another is selected in such a way that the limited length 15 of the cylindrical surface 14 is as short as possible, so that when oblique ultrasonic waves 8, 9, 10 are used, their re-reception from the directions 11, 12 , 13 is possible. As is readily apparent, the opening angles 16 of the cones 5 ′ thus represent a measure of the length 15.
In the embodiment described, the ultrasound waves allow a particularly precise determination of the hairline cracks in the seam base 7 in the direction 8 of the wave radiation. In the embodiment described, the greatest tension is in zone 6, where the tension concentration in the seam base 7 is reduced.
On the other hand, with the aid of this embodiment it is also possible, however, to detect hairline cracks running perpendicular to the rotor axis in the entire cross-sectional area of the weld seam perfectly and with the greatest accuracy.
The above-described design of the relief notches is particularly suitable for welded rotors of steam and gas turbines as well as for the rotors of axial compressors and other rotary machines.