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Il perfectionnements apportés à la fabrication de pièces portant des aubes ou ailettes. "
La présente invention est relative à la consti- tution et la fabrication de pièces portant des aubes ou silettes, plus particulièrement des rotors de turbine et de compresseur que l'on utilise, par exemple, pour une installation avec turbine à gaz ou autre machine motrice.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces pièces telles qu'elles puissent être fabriquées aisément et rapidement tout en répondant aux desiderata construotifs nécessai- res.
Pihus spécialement,l'invention permet de fabriquer rapidement et exactement un disque de turbine ou un rotor de compresseur pur un procédé de coulée par lequel on élimine les opérations d'usinage laborieuses et qui convient à une
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fabrication en grande masse. L'invention permet également de couler des rotors de compresseurs axiaux, à plusieurs étages, en une seule pièce ou, suivant une variante, chaque étage peut être coulé séparément ;après quoi on les assemble de la manière usuelle.
Elle consiste, principalement, à obtenir tout au moins la jante de la pièce à fabriquer par un moulage centri- fuge, le métal fondu, destiné à être moulé par l'effet cen- trifuge, étant introduit dans le moule en un ou plusieurs endroits qui se trouvent à ou au voisinage de la périphérie du moule.
De préférence, on introduit le métal fondu dans le moule en plusieurs endroits répartis symétriquement au- tour de sa périphérie.
La partie de la pièce complète, obtenue par mou- lage centrifuge, peut être plus ou moins importante -.et, dans un ces extrême, on réalise, par un tel moulage, un rotor en- tier avec ses aubes.
L'appareil, qui convient à la mise en oeuvre de l'invention, comprend un moule refractaire, muni d'un conduit d'alimentation central qui débouche dans la partie centrale dudit moule, et un ou plusieurs passages propres à établir la communication entre ledit conduit et l'intérieur du moule en un ou plusieurs endroits qui se trouvent à ou au voisinage de la périphérie du moule.
Avantageusement on a recours à plusieurs passages qui rayonnent uniformément à partir dudit conduit d'alimen- tation central et qui aboutissent à l'intérieur du moule en plusieurs endroits répartis symétriquement autour de la pé- riphérie du mpule.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, un moule qui convient à la coulée d'un disque de turbine et établi selon l'invention.
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Les figs. 1 et 2, de ce dessin, montrent, respec- tivement en coupe axiale et en plan, un tel moule.
Le moule 11 peut servir à la coulée, par un effet centrifuge, d'eau ou de la totalité d'un disque à t@rbine avec les aubes qu'il porte. Ce moule comprend essentiellement un conduit d'alimentation central 4 qui peut être mis en com- munication avec des passages radiaux 5 aboutissant à la jante
3 et aux parties 3, destinées à façonner les aubes, alors qu' une entrée centrale 6 communique avec la partie centrale 1 du moule.
Le moule est en une matière refractaire et est fabriqué, de préférence, par la méthode dite à "cire perdu@" suivant laquelle un modèle en cire, ayant la forme voulue, est obtenu en injectant de la cire fondue dans un moule éta- lon après quoi on revêt le modèle en cire d'une solution contenant en suspension une matière refractaire finement mou- lue et on le plonge ensuite dans un bain contenant une ma- tière refractaire en suspension et qui est tassée par des vi- brations en permettant sa prise, l'ensemble étant alors chauffé jusqu' à une température suffisamment élevée pour que toute la cire puisse être écartée.
La pièce métallique à ob- tenir en finale est moulée en introduisant du métal fondu dans le moule et en faisant ensuite tourner le moule autour de son axe vertical pour obtenir la pièce par moulage cen- trifuge. Finalement on enlève la matière refractaire en le brisant en morceaux.
En procédant comme indiqué plus haut, on fait comporter au modèle en cire du rotor complet avec ses aubes plusieurs cannes (ou tubes) en cire, rayonnant symétrique- ruent vers l'extérieur depuis une tige centrale en cire desti- née à former le passage d'alimentation central du moule, les @ cannes en cire étant relises à la partie destinée à former
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le disque en des endroits qui se trouvent à ou au voisinage de sa périphérie.
A l'aide de ce modèle en cire on fabrique, de la manière décrite plus haut, un moule refractaire 11 analogue à celui montré sur la fige 1, la présence des cannes en cire permettant de ménager dans ledit moule des passages radiaux 5 qui communiquent, par une extrémité, avec le conduit d'ali- mentation 4 et par leur autre extrémité avec la partie 1 du moule, qui est destinée à former le disque, en des endroits répartis symétriquement autour du contour de ladite partie.
Sur la fig. 1, le moule 11 occupe une position dans laquelle il peut être mis en rotation, c'est-à-dire que la partie 1 pour le disque est horizontale alors que son axe est vertical. Le conduit d'alimentation 4 est alors vertical de et débouche au centre/la partie 1 du moule par une ouvertu- re 6 '.'.concentrique au passage 4 et délimitée par une bague 7, en une matière retraduire qui est plus dure que celle ayant servi à la constitution du moule lui-même, le bord supérieur de cette bague étant meulée pour former un siège conique 8.
Immédiatement avant la coulée l'ouverture 6 est fermée par un bouchon 9 constitué avantageusement par une tige ou un tube, en une matière refractaire, dont l'extrémité inférieure 10 est semi-sphérique pour qu'elle puisse être appliquée, d' une manière étanche au liquide, sur le siège 8-contre lequel elle est pressée à la main ou par la tension d'un ressort ou en lestant la tige ou le tube 9 pendant que le moule est en- traîné en rotation en étant fixé sur une table tournante.
Du métal fondu est alors versé dans le conduit d'alimentation 4 et s'écoule par les passais 5 dans les parties 2 et 3 du moule qui sont destinées à façonner respectivement la jante et les aubes du disque. Quand la quantité nécessaire de métal a été introduite, de cette manière, dans le moule, on enlève. le bouchon 9 et la partie restante du métal est introduite par l'ouverture 6 pendant que la rotation du moule continue.
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Si on le désire, la quantité de métal, introduite par les passages 5, peut être suffisamment grande pour -former des aubes et l'ensemble du disque 1, le métal ajouté, après l'enlèvement du bouchon 9, servant uniquement à remplir le conduit d'alimentation 4.
Suivant une variante, on fait tourner le moule pen- dant que le bouchon 9 est en place et on introduit une quan- tité connue de métal par les passages 5 et on permet à oe mé- tal, pendent un temps déterminé, de se solidifier jusqu'à un dértain dagré. A ce moment, la rotétion est rapidement arrê- tée à l'aide d'un frein, on enlève le bouchon 9 et on intro- duit la partie restante du métal par l'ouverture 6. Dans ce cas, la partie centrale 1 est remplie par une coulée par gravité et comme la partie superficielle interne de la jante, façonnée dans la partie 2 du moule, est encore fluide' quand cette partie centrale 1 est coulée, on obtient une soudure solide tout autour du disque à l'endroit où les deux parties coulées sont en contact.
Pour empêcher que la bague 7 ou le tube 9 soient abîmés par la pression et le frbttement, il est avantageux que le tube 9 puisse tourner avec la bague 7 en engageant dans l'extrémitésupérieure dudit tube une tige qui est reliée à celui-ci par des paliers appropriés de manière à permettre la rotation du tube pendant que la tige reste fixe.
Les passages radieux peuvent être au nombre de deux, de quatre (cornue montré) ou davantage et ils aboutis- sent, de préférence, à la face supérieure du moule en des endroits qui se trouvent à proximité et radialement vers l' intérieur des cavités correspondant aux embases des aubes.
En permettant au métal fondu, utilisé pour le mou- lage centrifuge, à pénétrer dans.le moule seulement aux en- droits voisins de la périphérie de celui-ci, on obtient une 3
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coulée propre et précise contrairement à ce qui se produit avec une coulée centrale ordinaire pour laquelle le métal fondu ne se répand pas dans toute la cavité interne du moule et recueille des impuretés et particules du moule sur son passage. De plus,. par la coulée par gravité de la partie centrale, celle-ci peut être moulée avec une pression élevée ce qui donne à cette part ie une constitution uniforme et régulière, exempte de tous défauts tels que des paille's, de la prorosité, etc.* REVENDICATIONS
1.
Procédé pour fabriquer une pièce portant des aubes ou ailettes caractérisé par le fait que l'on obtient tout au moins la jante de la pièce à fabriquer par un moulage centrifuge, le métal fondu, destiné à être moulé par l'effet centrifuge, étant introduit dans le moule en un ou plusieurs endroits qui se trouvent à ou au voisinage de la périphérie du moule.
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There are improvements in the manufacture of parts carrying blades or fins. "
The present invention relates to the constitution and manufacture of parts bearing blades or silettes, more particularly turbine and compressor rotors which are used, for example, for an installation with a gas turbine or other prime mover. .
Its main purpose is to make these parts such that they can be manufactured easily and quickly while meeting the necessary constructive requirements.
Especially Pihus, the invention makes it possible to quickly and accurately manufacture a turbine disc or compressor rotor for a casting process by which laborious machining operations are eliminated and which is suitable for
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mass production. The invention also makes it possible to cast rotors of axial compressors, with several stages, in a single piece or, alternatively, each stage can be cast separately, after which they are assembled in the usual manner.
It mainly consists in obtaining at least the rim of the part to be manufactured by centrifugal molding, the molten metal, intended to be molded by the centrifugal effect, being introduced into the mold at one or more places. which are at or near the periphery of the mold.
Preferably, the molten metal is introduced into the mold at several locations distributed symmetrically around its periphery.
The part of the complete part, obtained by centrifugal molding, can be more or less important - and, in one extreme, a whole rotor with its blades is produced by such a molding.
The apparatus, which is suitable for implementing the invention, comprises a refractory mold, provided with a central supply duct which opens into the central part of said mold, and one or more passages suitable for establishing communication between said duct and the interior of the mold at one or more locations which are at or near the periphery of the mold.
Advantageously, use is made of several passages which radiate uniformly from said central supply duct and which terminate inside the mold at several places distributed symmetrically around the periphery of the mpule.
The accompanying drawing shows, by way of example, a mold which is suitable for casting a turbine disc and established according to the invention.
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Figs. 1 and 2 of this drawing show, respectively in axial section and in plan, such a mold.
The mold 11 can be used for casting, by a centrifugal effect, water or the whole of a t @ rbine disc with the blades which it carries. This mold essentially comprises a central supply duct 4 which can be placed in communication with radial passages 5 leading to the rim.
3 and to parts 3, intended to shape the blades, while a central inlet 6 communicates with the central part 1 of the mold.
The mold is made of a refractory material and is preferably manufactured by the so-called "lost wax" method according to which a wax model, having the desired shape, is obtained by injecting molten wax into a standard mold. after which the wax model is coated with a solution containing in suspension a finely molded refractory material and it is then immersed in a bath containing a refractory material in suspension and which is compacted by vibrations allowing its set, the assembly then being heated to a sufficiently high temperature so that all the wax can be removed.
The metal part to be obtained in the end is molded by introducing molten metal into the mold and then rotating the mold around its vertical axis to obtain the part by centrifugal molding. Finally, the refractory material is removed by breaking it into pieces.
Proceeding as indicated above, the wax model of the complete rotor with its blades is made to include several wax rods (or tubes), radiating symmetrically outward from a central wax rod intended to form the passage. central supply of the mold, the @ wax canes being connected to the part intended to form
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the disc in places which are at or near its periphery.
Using this wax model is manufactured, in the manner described above, a refractory mold 11 similar to that shown in fig 1, the presence of wax canes making it possible to provide in said mold radial passages 5 which communicate , by one end, with the supply duct 4 and by their other end with the part 1 of the mold, which is intended to form the disc, at places distributed symmetrically around the contour of said part.
In fig. 1, the mold 11 occupies a position in which it can be rotated, that is to say that the part 1 for the disc is horizontal while its axis is vertical. The supply duct 4 is then vertical from and emerges at the center / part 1 of the mold via an opening 6 '.'. Concentric with the passage 4 and delimited by a ring 7, in a retranslated material which is harder than the one used to build the mold itself, the upper edge of this ring being ground to form a conical seat 8.
Immediately before pouring the opening 6 is closed by a stopper 9 advantageously constituted by a rod or a tube, of a refractory material, the lower end 10 of which is semi-spherical so that it can be applied in a manner liquid tight, on the seat 8 - against which it is pressed by hand or by the tension of a spring or by ballasting the rod or the tube 9 while the mold is rotated by being fixed on a table rotating.
Molten metal is then poured into the supply duct 4 and flows through the passages 5 into the parts 2 and 3 of the mold which are intended to respectively shape the rim and the blades of the disc. When the necessary quantity of metal has been introduced in this way into the mold, it is removed. the stopper 9 and the remaining part of the metal is introduced through the opening 6 while the rotation of the mold continues.
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If desired, the amount of metal, introduced through passages 5, can be large enough to -form vanes and the entire disc 1, the added metal, after removal of plug 9, serving only to fill the supply duct 4.
According to a variant, the mold is rotated while the stopper 9 is in place and a known quantity of metal is introduced through the passages 5 and this metal is allowed, for a determined time, to solidify. up to an acceptable level. At this moment, the rotation is quickly stopped with the aid of a brake, the plug 9 is removed and the remaining part of the metal is introduced through the opening 6. In this case, the central part 1 is filled by gravity casting and as the internal surface part of the rim, shaped in part 2 of the mold, is still fluid 'when this central part 1 is poured, a solid weld is obtained all around the disc where the two cast parts are in contact.
To prevent the ring 7 or the tube 9 from being damaged by pressure and friction, it is advantageous that the tube 9 can rotate with the ring 7 by engaging in the upper end of said tube a rod which is connected to the latter by appropriate bearings so as to allow rotation of the tube while the rod remains stationary.
The radiant passages may be two, four (retort shown), or more in number and preferably terminate in the upper face of the mold at locations which are adjacent and radially inward of the corresponding cavities. to the blade bases.
By allowing the molten metal, used for the centrifugal molding, to enter the mold only at the places near the periphery of the latter, a 3
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clean and precise casting unlike what happens with an ordinary central casting where the molten metal does not spread throughout the internal cavity of the mold and collects impurities and particles of the mold in its path. Furthermore,. by gravity casting of the central part, the latter can be molded with high pressure which gives this part, ie a uniform and regular constitution, free from any defects such as straws, prorosity, etc. * CLAIMS
1.
Process for manufacturing a part carrying blades or fins characterized in that at least the rim of the part to be manufactured is obtained by centrifugal molding, the molten metal, intended to be molded by the centrifugal effect, being introduced in the mold at one or more locations which are at or near the periphery of the mold.