CH281518A - Method and device for the manufacture of blades for directing flows. - Google Patents

Method and device for the manufacture of blades for directing flows.

Info

Publication number
CH281518A
CH281518A CH281518DA CH281518A CH 281518 A CH281518 A CH 281518A CH 281518D A CH281518D A CH 281518DA CH 281518 A CH281518 A CH 281518A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
blade
edge
roller
tool
groove
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Power Jets Research De Limited
Original Assignee
Power Jets Res & Dev Ltd
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
Application filed by Power Jets Res & Dev Ltd filed Critical Power Jets Res & Dev Ltd
Publication of CH281518A publication Critical patent/CH281518A/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/78Making other particular articles propeller blades; turbine blades

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  

  Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Schaufeln zum Lenken  von Strömungen.    Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Verfahren zur Herstellung von Schaufeln zum  Lenken von Strömungen, z. B. für Turbinen,  Kompressoren und ähnliche, mit Schaufeln  versehene Strömungsmaschinen, wobei die  Schaufel ein Profil aufweist, welches an der  einen     Sehaufelkante    von Flächen begrenzt ist,  die relativ zum     Profil-Krümmungsradius    an  der Kante einen     inehrf    ach grösseren     Krüm-          mungsradius    aufweisen. Das Verfahren kann  auch bei der Herstellung von     Leitsehaufeln    in       durehströmten    Apparaten angewendet werden,  z.

   B. bei der Herstellung der einzelnen     Um-          lenksehaufeln    eines     Sehaufel-itters    in einem  Rohrkrümmer.  



  Die Profile solcher Schaufeln werden  unter Berücksichtigung ihrer Funktion, das  heisst der Aufnahme oder Umlenkung der  Strömung, und der Bedingung einer möglichst  weitgehenden Herabsetzung ihres Strömungs  widerstandes entworfen. In manchen Fällen  ist die Gestaltung einer Schaufel höchst     kri-          tiseh    in     bezug        auf    das Profil im allgemeinen  und in     bezuc    auf Teile des Profils. Die in  den Zonen der     Vorder-        und    Hinterkante der  Schaufeln     lie-enden    Profilteile sind von be  sonderem     Einfluss    auf die Wirkung der Schau  feln.

   Das übliche Verfahren zur Herstellung  solcher Schaufeln besteht darin, das verwen  dete Material durch Schmieden, Giessen oder  durch Vorbearbeiten eines Rohlings annähernd  in die gewünschte Form zu bringen, wobei     an-          C       schliessend, z. B. unter Verwendung einer  Lehre, die Schaufel durch Honen oder einen  ähnlichen Arbeitsgang fertig bearbeitet wird-,  letzteres benötigt aber einen beträchtlichen  Aufwand an Zeit     und    Geld.

   Die Profile der  Schaufeln weisen ferner an den     Vorder-    und  Hinterkanten im allgemeinen einen sehr klei  nen     Krümmungsradius    auf in     bezug    auf den  übrigen Profilteil und sind mittels des ge  nannten Verfahrens nur schwer genau     her-          stellbar,    da kleine     Formabweiehungen    von der  Form der Lehre nicht leicht     messbar    sind.  Diese Schwierigkeiten treten besonders bei der  Herstellung von Schaufeln kleiner Abmessun  gen     auf   <B>.</B>  



  Ferner ergeben sich bei der Formung der  Kanten mittels rotierender Messer oder Zieh  steine noch folgende Schwierigkeiten. Erstens  müssen die vorgeformten Schaufeln<B>f</B>     estgehal-          ten    und genau auf das Werkzeug eingestellt  werden, damit das letztere eine genaue End  bearbeitung ausführen kann. Dieser Nachteil,  der in der genauen Einstellung jeder Schau  fel liegt, überwiegt zu einem grossen Teil die  Vorteile dieses Verfahrens.

   Zweitens können  die     Sehauf        eln    zufolge ihrer allgemeinen Form,  das heisst ihrer in     bezug    auf die Länge ge  ringen Dicke, unter dem Druck des     Werk-          zeuges    verborgen werden, und zwar um einen  genügenden Betrag, um eine falsch geformte  Schaufel zu ergeben. In vielen Fällen ändern  die     Sehaufelquerschnitte    über die Schaufel-      länge, und zwar bezüglich Grösse, Form und  der Ein- und Austrittswinkel. Ein rotierendes  Werkzeug, das sieh zur Bildung des einen       Sehaufelquersehnittes    eignet, kann für andere  Querschnitte ungeeignet sein.  



  Die vorliegende Erfindung schlägt ein  Verfahren zur Herstellung von Schaufeln vor,  bei welchem die Kanten der Schaufeln rasch  und innerhalb genügender Genauigkeitsgren  zen     herstellbar    sind, wobei von der Tatsache  Gebrauch gemacht wird,     dass    der restliche  Teil des     Sehaufelprofils    vor der Endfertigung  der     Vorder-    und Hinterkante der Schaufel  mit der gewünschten Genauigkeit hergestellt  werden kann, wie dies auch meistens der  Fall ist.  



  Beim erfindungsgemässen Verfahren wird  von der     Vorder-    und Hinterkante einer Schau  fel wenigstens die eine durch Pressen mittels  eines     Werkzeuges    mit einer die Schaufel  kante umfassenden Nut, unter plastischer Ver  formung des     Schaufelmaterials    auf die end  gültige Form gebracht.  



  Das -Werkzeug, das die Verformung des       Sehaufelmaterials    bewirkt, wird dabei     zweek-          mässig    durch Berührung zwischen dem Werk  zeug und Teilen des     Sehaufelprofils    geführt,  die in     bezug        auf    den     Krümmungsradius    an  der Kante einen grösseren     Krümmungsradius     aufweisen und die an das     Kantenprofil    an  schliessen.  



  Mittels einer bevorzugten Form der eben  falls Gegenstand der Erfindung bildenden  Einrichtung     zur    Durchführung des Verfah  rens wird die Schaufelkante durch Pressen mit  einer drehbaren Rolle hergestellt, die längs  der     Sehaufelkante    verschiebbar ist und die in  ihrem Umfang eine     Nut    aufweist, derart,     dass     der     Radialquerschnitt    der Nut an jedem Um  fangspunkt wenigstens teilweise dem ge  wünschten Querschnitt an einer Stelle der  Schaufel entspricht, an welcher die Rollen  nut während einer Relativbewegung zwischen  der Rolle     und    der Schaufel augenblicklich mit  der     Sehau41    in Berührung ist.

   Eine vorge  formte Schaufel wird dabei zweckmässig so  eingespannt,     dass    ihre Vorderkante wenigstens  annähernd senkrecht     zür        Axe    der Rolle steht,    so     dass,    wenn die Rolle gegen die Schaufel  kante gedrückt und ein oder mehrere Male  von einem Ende der Kante zum andern be  wegt wird, die Rolle durch plastische Verfor  mung des     Sehaufelmaterials    die Schaufel  kante     auf    die     gewünsehte        Endform    bringt.  



  Zweckmässig ist die Anordnung derart,       dass    das Formwerkzeug seitlich frei verschieb  bar ist. Demzufolge ist in einer bevorzugten  Ausführung der erfindungsgemässen     Einrieb-          tung    die Rolle axial     versehiebbar    angeordnet.  Dadurch ist die Notwendigkeit einer genauen  Einstellung der Schaufel bezüglich der Rolle  unnötig, da die axial bewegliche Rolle sieh  selbst durch Kontakt zwischen den Seiten der  Rollennut und den fertigen, an die Schaufel  kante anschliessenden     Profilfläehen    genau  einstellt. Sollte sich die Schaufel unter dem  Druck der Rolle verschieben, so kann die letz  tere der Schaufelbewegung folgen und so ihre  genaue Lage bezüglich der Schaufel einhalten.  



  Damit die     zur        Erreiehung    genauer Profile  an den     Sehaufelkanten    auftretenden Schwie  rigkeiten besser verständlich sind, sollen die  Verhältnisse im     fol-enden    näher beschrieben  werden, und zwar insbesondere mit Bezug auf  die Vorderkante, wobei in der beiliegenden  Zeichnung verschiedene     Sehaufelquerschnitte     und eine Einrichtung zur Endfertigung der  Schaufelkante beispielsweise dargestellt sind.  



       Fig.   <B>1</B> zeigt einen     Sehaufelquersehnitt    (voll  ausgezogene Linie), wobei die entsprechende  Schaufel zum Arbeiten in einem in     Riehtung     des Pfeils z-1 strömenden Fluidum bestimmt  ist. Es ist zu bemerken,     dass    die Schaufel mit  ihrer Vorderkante genau in der     Anström-          riehtung    liegt, so     dass    sieh die     Fluidströmung     so genau wie möglich an die Schaufel anlegen  kann.

   Die     gestriehelte    Linie zeigt beispiels  weise einen fehlerhaft hergestellten     Schaufel-          quersehnitt.    Es ist ersichtlich,     dass    Fehler des       Vorderkantenprofils    dann auftreten, wenn  die Schaufel einen andern als den gewünsch  ten Eintrittswinkel aufweist, was Störungen  im Strömungsverlauf über die ganze Schaufel  zur Folge hat, wogegen ein Fehler der glei  chen Grösse im Schaufelteil zwischen den Kan  ten weniger schwerwiegende Folgen hat.           Fig.    2 zeigt in kleinerem Massstab einen  Schnitt durch eine Schaufel, bei welcher die  Vorderkante noch nicht fertiggestellt ist.

   Diese  Schaufel wurde aus einer Stange mit dem  Querschnitt<B>1</B> durch spanabhebende Bearbei  tung vorgefertigt, und zwar     dureh    ein     übli-          ehes    Verfahren, bei welchem das Profil 2 auf  beiden Seiten<B>3</B> und 4, wo der     Krümmungs-          radius    relativ gross ist, fertig bearbeitet wurde  und wobei an der     Vorderkantenzone    noch ein  gewisser     Materialübersehuss    belassen wurde.

    Dies ist in     Fig.   <B>3</B> dargestellt (in grösserem  Massstab), wobei das     übersehussmaterial    mit       gestrielielten    Linien und der Endquerschnitt  mit ausgezogenen Linien dargestellt ist. Das       f'bersehussmaterial    kann durch einen Schnitt       tangential    zur Vorderkante teilweise entfernt  werden, wie dies in     Fig.    4 bei<B>5</B> gezeigt ist,  wobei zwei kleine Teile<B>6</B> und<B>7</B> mit annähernd       dreieekförmio-em    Querschnitt verbleiben, die  zur Bildung des genauen     Vorderkantenprofils     noch entfernt werden müssen.

   Wie     voran-          0,ehend    erwähnt wurde, ergibt. das Entfernen  e  dieser Teile durch Honen oder einen ähnlichen  Arbeitsvorgang gerne Ungenauigkeiten im  Profil.  



  Eine Einrichtung zur Endfertigung der  Schaufel unter Benützung eines rotierenden       Sehleifwerkzeuges        entspreehender    Form ist in       Fig.   <B>5</B> teilweise dargestellt. In der Zeichnung  ist ein     Ziehsehleifrad   <B>8</B> dargestellt, das eine  Umfangsnut<B>9</B> aufweist und das um eine     Axe     <B>10</B> drehbar ist.

   Das Rad<B>8</B> ist bezüglich der  Schaufel<B>11</B> in Richtung des     Pfeils    B     ver-          sehiebbar,    wobei diese Richtung mit der     Rieh-          tung    des einen Schenkels des     Einlasswinkels     der Schaufel zusammenfällt. Die Schaufel<B>11</B>  kann nur dann genau fertig bearbeitet wer  den, wenn die Mittellinie 12 der     Ziehsehleif-          nut   <B>9</B> genau mit der Mittellinie<B>13</B> des     Vor-          derkantenprofils    übereinstimmt.

   Wenn dies,  wie in     Fig.   <B>5</B> gezeigt, nicht der Fall ist, wird  ein Querschnitt hergestellt, wie er mit     ausge-          zo,-ener    Linie in     Fig.   <B>6</B> dargestellt ist, an  Stelle des genauen     Quersehnittes,    der in     Fig.   <B>6</B>       gestriehelt    eingezeichnet ist. Ein ähnlicher  Fehler kann zufolge einer Abbiegung der  Schaufel (in Richtung der Pfeile<B>C</B> oder<B>D</B>    in     Fig.   <B>5)</B> auftreten, und zwar bei seitlichem  Druck des Werkzeuges auf die Schaufel.

   Es  ist deshalb klar,     dass    die praktischen     Sch-wie-          rigkeiten,    die bei diesem Verfahren auftreten,  dieses zur Herstellung von Schaufeln in gro  ssen Serien ungeeignet machen. Wird hin  gegen das erfindungsgemässe     Verf        ahren    an  gewendet, so können die beim vorangehend  beschriebenen Verfahren auftretenden     Sehwie-          rigkeiten    behoben werden, wie dies aus der  nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten       Ausführungsform    der     erfindungsgemässenEin-          riehtung    unter beispielsweiser Erläuterung des  Verfahrens hervorgeht.  



  In     Fig.   <B>7</B> ist eine Einrichtung dargestellt,  die bei der Herstellung von Schaufeln von  konstantem Querschnitt über ihre ganze Länge  benützt werden kann. Die dargestellte     Schau-          Tel    14 ist zum Teil nach dem an Hand der       Fig.    2,<B>3</B> und 4 beschriebenen Verfahren vor  fabriziert, wobei die Teile<B>15</B> der Stange, aus  der die Schaufel gebildet ist, an beiden Enden  zur Erleichterung des folgenden Arbeitsgan  ges     übriggelassen    wurden. Auch der Fussteil  <B>17</B> der Schaufel ist in diesem Stadium vorge  fertigt.

   Die Schaufel ist mit ihren Teilen  <B>1.5</B> mittels     Einspannmittel   <B>16</B> der Einrichtung  in geneigter Stellung derart angeordnet,     dass     ihre Vorderkante oben und in einer horizon  talen Ebene liegt, und     dass    ihr Eintrittswin  kel mit einer Vertikalen zusammenfällt, wie  dies in     Fig.   <B>8</B> im Schnitt dargestellt ist. Über  der Schaufel ist ein Tragarm<B>18</B> angeordnet,  und zwar derart,     dass    er in einer Richtung  parallel zur     Sehaufelvorderkante    hin -und her  beweglich ist, wie dies durch den Doppelpfeil  F, dargestellt ist, und     dass    er um einen ge  ringen Betrag auch vertikal verschiebbar ist.

    Der Tragarm<B>18</B> besitzt ferner ein Drehlager  <B>1.9</B> für eine Rolle 20. Am Umfang der Rolle  20 ist eine Nut 21 angebracht, deren     Radial-          quersehnitt    sich über einen Teil der     Nuttiefe     mit dem gewünschten Profil der     Schaufel-          vorderkante    deckt.

   Das Material der Rolle  20 ist so gewählt,     dass    seine Härte in     bezug     auf diejenige der Schaufel 14 grösser ist, so       dass,    wenn die Rolle -unter Druck in     Berüh-          run-    mit der Schaufelkante gebracht wird, wie       zn         dies in     Fig.   <B>7</B> und<B>8</B> dargestellt ist, und wenn  der Tragarm<B>18</B> in Richtung des Pfeils<B>E,</B>  zwischen den Stellungen, die mit ausgezogenen       bzw.        gestriehelten    Linien in     Fig.   <B>7</B> dargestellt  sind, hin und her bewegt wird,

   das     übersehüs-          sige    Material an der Vorderkante der Schaufel  gleichmässig verteilt und das Profil genau ge  formt wird. Die Folge davon ist,     dass    erstens  das     Sehaufelmaterial    örtlich gehärtet wird,  was offensichtlich ein Vorteil ist, und     dass     zweitens die Profilmittellinie etwas vergrössert  wird. In der Praxis liegt diese Zunahme  innerhalb der Grenzen, der für die Profil  mittellinie notwendigen Genauigkeit und kann  deshalb ausser Acht gelassen werden. Die Be  wegung des Tragarmes<B>18</B> in vertikaler     Rieh-          tung    kann durch entsprechend angeordnete  Anschläge begrenzt sein.  



  Um eine genaue Einstellung der Rolle 20  bezüglich der Vorderkante der Schaufel 14 zu  gewährleisten, ist die Nut 21 tiefer als dies  zur Bildung der Vorderkante notwendig wäre,  so     dass    die radial äussersten Teile der Seiten  wände der Nut mit den vorangehend fertig  bearbeiteten Teilen des     Sehaufelprofils    in Be  rührung sind. Indem der Rolle 20 in ihrer       xrichtung    eine gewisse Bewegungsfreiheit be  lassen ist, ist ihre genaue Einstellung     bezüg-          lieh    der     Sehaufel    gewährleistet.  



  Nach dem beschriebenen Arbeitsgang  durch Rollen der Kante wird die Schaufel 14  durch Wegschneiden der Teile<B>15</B> (wie dies  durch die Linien 22     nud   <B>23</B> dargestellt ist)  fertig hergestellt.  



  Obschon bei der vorhergehenden Einrich  tung die     Endbearbeitung    der Kanten an  durch spanabhebende Bearbeitung vorgefer  tigten Schaufeln beschrieben ist, ist das Ver  fahren in den meisten Fällen auch anwend  bar, wenn die Schaufeln durch     Sehmieden     oder Giessen hergestellt werden, worauf ein  Arbeitsgang folgt, der sie zur Bildung der  Vorderkante vorbereitet.  



  Das Verfahren kann, mit geringen Ände  rungen, auch bei der Herstellung einer Schau  fel verwendet werden, deren Querschnitt sich  über ihre ganze Länge ändert.     Fig.   <B>9</B> zeigt  eine Schaufel 24, deren Querschnitt nach der    Schaufelspitze kleiner wird und deren Vor  derkante geformt werden soll.

   Wie oben be  schrieben, wurde die Schaufel durch     Vorferti-          gung    in das notwendige     Herstellungsstadhini.          gebraeht,    worauf eine     Nutenrolle   <B>25</B> über ihre  Vorderkante geführt wird, Lind zwar in einer  Hin- und     Herbewegung        zwisehen    den zwei mit  ausgezogenen     bzw.        gestriehelten    Linien darge  stellten Stellungen.

   Entsprechend dem sieh  ändernden     Schaufelquersehnitt,    ändert sieh  in diesem Fall auch der     RadialqLiersehnitt    der  Rollennut an jedem Punkt ihres Umfanges,  und die Rolle wälzt sieh bei ihrer     Translations-          bewegung    ohne jedes Gleiten auf der Kante  ab, indem die beiden Bewegungen     synehroni-          siert    sind.

   Der Boden der Nut ist mit der       Rollenaxe        konzentriseh,    wie dies durch die  gestrichelte Linie<B>26</B> dargestellt ist, so     dass    die  Schaufel derart angeordnet werden kann,     dass     ihre Vorderkante dem     Beweglingsweg    der  Rolle parallel ist, während der Umfang<B>27</B> der  Rolle von irgendeiner, von der Tiefe der Nut  abhängenden Form sein kann. Im     gezeieh-          neten    Beispiel bildet der Umfang<B>27</B> der  Rolle aus     Zweekmässigkeitsgründen    einen Teil  eines Zylinders, der zur     Rollenaxe    exzentrisch  ist.

   Die Länge der Nut rund um den Rollen  umfang ist ungefähr gleich gross wie die  Länge der Schaufel. Eine     Einbuehtung   <B>28</B> ist  am Rollenumfang vorgesehen, und zwar     zwi-          sehen    den Enden der Nut, um Platz zu     sehaf-          èn    für den     Sehaufelfuss,    wenn sieh die Rolle  am Fussende der Schaufel befindet.

   Uni  sicherzustellen,     dass    Rolle und Schaufel     wäb-          rend    des Arbeitsganges in der richtigen Re  lativlage verbleiben, trägt die Rollenspindel  ein     Ritzel,    dessen     Teilkreisdurehmesser        gleieh     dem mittleren Durchmesser der Rollennut ist  und -welche mit einer     Zahnstan-e    im Eingriff  ist, die in     bezug    auf die Schaufel feststeht.

    <B>Auch</B> in diesem Fall kann die Rolle, wie im  vorangehend beschriebenen Beispiel, begrenzt  seitlich     versehiebbar    sein, und in beiden Fäl  len kann die Hin- und     Herbewegung        natür-          lieh    auch der Schaufel selbst anstatt der Rolle  mitgeteilt werden. Obschon das     letztbesehrie-          bene    Verfahren vor allem zur Herstellung von  Schaufeln angewendet werden kann, die ver-           änderliehen    Querschnitt aufweisen, so ist doch  zu bemerken,     dass    es auch zur Herstellung von.

         Sehauf        eln    mit über die Länge änderndem Ein  trittswinkel verwendbar ist. Wenn die Ände  rung des Eintrittswinkels nur klein ist, kann  die     Sehaufelkante    an der Stelle, an der der  mittlere Eintrittswinkel ist, vertikal und wie  im beschriebenen Beispiel parallel zum Be  wegungsweg der Rolle angeordnet werden. Die  Änderung des Eintrittswinkels könnte dann  durch Änderung des     Nutenquersehnittes    aus  geglichen werden. Wenn jedoch die     Änderun-          geil    des Eintrittswinkels gross sind, so ist die  ses Verfahren ungeeignet.

   Um deshalb solche       Sehaufeln    herstellen zu können, bedarf das  Verfahren einer kleinen Modifikation, indem  die Schaufeln eine kleine Drehbewegung rela  tiv zur Rolle ausführen müssen, und zwar um  eine     Längsaehse,    gleichzeitig mit der Hin- und       Herbewegung    der Rolle, so     dass    in jedem ge  gebenen Querschnitt die Eintrittskante (das  heisst der entsprechende Schenkel des Ein  trittswinkels) im Augenblick, in welchem die  Rolle diesen Querschnitt passiert, vertikal  steht.

   Zweckmässig führt die     Verdrehachse     der Schaufel durch einen Punkt in jedem  Querschnitt, der wenigstens in der Nähe des       Krümmungszentrums    des     Vorderkantenprofils     liegt, wobei die Rolle um einen grösseren Be  trag     seitlieh        versehiebbar    sein     muss    als im  Fall einer feststehenden Schaufel. Die Dreh  bewegung der Schaufel     muss    natürlich mit  dem     Bewegungsnieehanismus    der Rolle wir  kungsverbunden und synchronisiert sein.  



  Im     erstbesehriebenen    Beispiel kann die  Nut durch Drehen oder einen ähnlichen Ar  beitsvorgang in der Rolle angebracht werden.  Dies ist jedoch bei der Rolle des andern Bei  spiels unmöglich. Ein Verfahren     zur    Bildung  der Rollennut, die sich für alle Beispiele  eignet, ist in den     Fig.   <B>10</B> und<B>11</B> dargestellt  und soll im folgenden näher beschrieben wer  den. Ein Randteil<B>29</B> eines     Stahlstüekes   <B>30</B>  wird von Hand auf die Form eines     Schaufel-          kantenprofils,    in diesem Fall mit abgerundet  auslaufendem Querschnitt, gebracht und an  schliessend gehärtet, um als     Lehrschablone    zu  dienen.

   Darauf wird sie auf einem hin und    her bewegbaren Tisch angeordnet, über     wel-          ehem    sieh die auf einer geeigneten Spindel  befestigte Rolle<B>31</B> befindet, in welche die  Form des     Vorderkantenprofils    eingearbeitet  werden soll. Die Rolle<B>31</B> ist mit dem Tisch  drehverbunden, wie dies an Hand der     Fig.   <B>9</B>  beschrieben wurde, so     dass    die Rolle<B>31</B> und  die Lehrschablone<B>30</B> in der richtigen Relativ  lage gehalten sind.

   Wenn die Rolle in     Rieh-          tung    nach unten gleichmässig unter Druck ge  setzt und die Schablone mit dem Tisch hin  und her bewegt wird, drückt sieh die Form  der gehärteten Lehrschablone<B>30</B> in die Rolle  <B>31.</B> ein, die in diesem Stadium aus relativ     wei-          ehein    Metall besteht. Anschliessend wird die  Rolle gehärtet und fertigbearbeitet, so     dass    sie  gebrauchsfertig ist. Soll eine grössere Anzahl  gleicher Schaufeln hergestellt werden, so kön  nen mittels der gleichen     Lehrsehablone    meh  rere Rollen hergestellt werden.

   Werden Rollen  verlangt zur Herstellung     von    Schaufeln mit  variablen Eintrittswinkeln, so wird dieses Ver  fahren etwas abgeändert. Sind die Änderun  gen der Eintrittswinkel nur klein, so wird die       Lehrsehablone    derart angeordnet,     dass    der eine  Schenkel des mittleren Eintrittswinkels ver  tikal ist; wenn dagegen die     Eintrittswinkel-          Änderungen    grösser sind, wird der     Lehr-          sehablone    zusätzlich noch die gleiche Dreh  bewegung erteilt, wie dies nachfolgend bei der  Bearbeitung der Schaufel durch die Rolle mit  der Schaufel der Fall ist.  



  Obschon sieh die beschriebenen Beispiele  speziell auf die Endfertigung der Vorderkante  einer Schaufel beziehen, kann natürlich die  Hinterkante einer Schaufel in gleicher Weise  hergestellt werden.



  Method and device for the manufacture of blades for directing flows. The present invention relates to a method of making blades for directing flows, e.g. B. for turbines, compressors and similar turbomachines provided with blades, the blade having a profile which is delimited on the one blade edge by surfaces which have a slightly larger radius of curvature relative to the profile radius of curvature at the edge. The method can also be used in the manufacture of guide vanes in continuous flow apparatus, e.g.

   B. in the production of the individual deflection blades of a Sehaufel-itter in a pipe bend.



  The profiles of such blades are designed taking into account their function, that is, the absorption or deflection of the flow, and the condition of the greatest possible reduction in their flow resistance. In some cases, the design of a blade is extremely critical with regard to the profile in general and with regard to parts of the profile. The profile parts lying in the zones of the front and rear edges of the blades have a particular influence on the effect of the blades.

   The usual method for producing such blades is to bring the used material by forging, casting or by pre-machining a blank approximately into the desired shape, and then, for. B. using a jig, the blade is finished by honing or a similar operation, but the latter requires a considerable amount of time and money.

   The profiles of the blades also generally have a very small radius of curvature at the leading and trailing edges in relation to the rest of the profile part and are difficult to manufacture precisely using the method mentioned, since small deviations in shape from the form of the gauge are not easy are measurable. These difficulties arise particularly in the manufacture of blades of small dimensions. <B>. </B>



  Furthermore, the following difficulties arise in the formation of the edges by means of rotating knives or drawing stones. First, the preformed blades must be held and precisely adjusted to the tool so that the latter can carry out an accurate finish. This disadvantage, which lies in the precise setting of each blade, outweighs the advantages of this method to a large extent.

   Second, because of their general shape, that is, their lengthwise thickness, the vane can be hidden under the pressure of the tool by a sufficient amount to result in an incorrectly shaped vane. In many cases, the blade cross-sections change over the length of the blade, specifically with regard to size, shape and the inlet and outlet angles. A rotating tool that is suitable for forming the one Sehaufel cross section may be unsuitable for other cross sections.



  The present invention proposes a method for manufacturing blades, in which the edges of the blades can be produced quickly and within sufficient accuracy limits, making use of the fact that the remaining part of the blade profile is made before the leading and trailing edges of the Blade can be produced with the desired accuracy, as is usually the case.



  In the method according to the invention, at least one of the leading and trailing edges of a blade is brought to the final shape by pressing by means of a tool with a groove surrounding the blade edge, with plastic deformation of the blade material.



  The tool, which causes the deformation of the blade material, is guided by contact between the tool and parts of the blade profile which have a larger radius of curvature in relation to the radius of curvature at the edge and which adjoin the edge profile.



  By means of a preferred form of the device for carrying out the method, which is also the subject matter of the invention, the blade edge is produced by pressing with a rotatable roller which is displaceable along the blade edge and which has a groove in its circumference, such that the radial cross section of the groove At each starting point at least partially corresponds to the desired cross-section at a point on the blade at which the roller groove is instantly in contact with the blade during a relative movement between the roller and the blade.

   A pre-formed blade is expediently clamped in such a way that its front edge is at least approximately perpendicular to the axis of the roller, so that when the roller is pressed against the blade edge and moved one or more times from one end of the edge to the other, the Roll brings the blade edge to the desired final shape by plastic deformation of the blade material.



  The arrangement is expedient in such a way that the molding tool can be freely displaced laterally. Accordingly, in a preferred embodiment of the drive according to the invention, the roller is arranged to be axially displaceable. As a result, the need for a precise adjustment of the blade with respect to the roller is unnecessary, since the axially movable roller adjusts itself precisely by contact between the sides of the roller groove and the finished profile surfaces adjoining the blade edge. Should the shovel move under the pressure of the roller, the latter can follow the shovel movement and thus maintain its exact position with respect to the shovel.



  In order to better understand the difficulties that arise in achieving more precise profiles at the blade edges, the relationships will be described in more detail below, in particular with reference to the leading edge, with various blade cross-sections and a device for finishing the blade edge in the accompanying drawing are shown for example.



       FIG. 1 shows a cross section of a saw blade (solid line), the corresponding blade being intended for working in a fluid flowing in the direction of arrow z-1. It should be noted that the leading edge of the vane lies exactly in the flow direction so that the fluid flow can apply to the vane as precisely as possible.

   The dashed line shows, for example, an incorrectly manufactured blade cross-section. It can be seen that errors in the leading edge profile occur when the blade has a different entry angle than the desired one, which results in disturbances in the flow course over the entire blade, whereas an error of the same size in the blade part between the edges is less serious Has consequences. Fig. 2 shows, on a smaller scale, a section through a shovel, in which the leading edge is not yet finished.

   This shovel was prefabricated from a rod with the cross section <B> 1 </B> by machining, specifically using a conventional process in which the profile 2 on both sides <B> 3 </B> and 4 , where the radius of curvature is relatively large, has been finished and a certain excess of material was left on the leading edge zone.

    This is shown in Fig. 3 (on a larger scale), the overshoot material being shown with stalked lines and the end cross-section shown with solid lines. The overshoot material can be partially removed by a cut tangential to the front edge, as shown in FIG. 4 at <B> 5 </B>, with two small parts <B> 6 </B> and <B> 7 </B> with an approximately triangular cross-section remain, which still have to be removed to form the exact leading edge profile.

   As mentioned above, 0 results. The removal of these parts by honing or a similar operation tends to create inaccuracies in the profile.



  A device for finishing the blade using a rotating grinding tool of the appropriate shape is partially shown in FIG. 5. The drawing shows a grinding wheel <B> 8 </B> which has a circumferential groove <B> 9 </B> and which can be rotated about an axis <B> 10 </B>.

   The wheel <B> 8 </B> can be displaced with respect to the blade <B> 11 </B> in the direction of arrow B, this direction coinciding with the direction of one leg of the inlet angle of the blade. The blade <B> 11 </B> can only be machined precisely when the center line 12 of the grinding groove <B> 9 </B> exactly matches the center line <B> 13 </B> of the the edge profile matches.

   If this is not the case, as shown in FIG. 5, a cross section is produced as is shown with a solid line in FIG. 6 , in place of the exact cross-section, which is shown in Fig. 6 with strokes. A similar error can occur as a result of a deflection of the blade (in the direction of the arrows <B> C </B> or <B> D </B> in FIG. <B> 5) </B>, namely with lateral pressure of the tool on the shovel.

   It is therefore clear that the practical difficulties which occur with this process make it unsuitable for the manufacture of blades in large series. If, on the other hand, the method according to the invention is used, the visual defects occurring in the method described above can be eliminated, as can be seen from the following description of a preferred embodiment of the device according to the invention with an exemplary explanation of the method.



  In FIG. 7 a device is shown which can be used in the manufacture of blades of constant cross section over their entire length. The display Tel 14 shown is partially fabricated according to the method described with reference to FIGS. 2, 3 and 4, the parts 15 of the rod from which the Shovel is formed, have been left at both ends to facilitate the following Arbeitsgan. The foot part <B> 17 </B> of the shovel is also prefabricated at this stage.

   The blade is arranged with its parts <B> 1.5 </B> by means of clamping means <B> 16 </B> of the device in an inclined position such that its front edge is above and in a horizontal plane, and that its entry angle with a vertical coincides, as shown in Fig. 8 </B> in section. A support arm <B> 18 </B> is arranged above the blade in such a way that it can be moved back and forth in a direction parallel to the blade leading edge, as shown by the double arrow F, and that it can be moved around a ge wrestling amount can also be moved vertically.

    The support arm <B> 18 </B> also has a pivot bearing <B> 1.9 </B> for a roller 20. A groove 21 is attached to the circumference of the roller 20, the radial cross section of which overlaps part of the groove depth with the covers the desired profile of the blade leading edge.

   The material of the roller 20 is chosen so that its hardness is greater than that of the blade 14, so that when the roller is brought into contact with the blade edge under pressure, as shown in FIG > 7 </B> and <B> 8 </B> is shown, and when the support arm <B> 18 </B> is in the direction of arrow <B> E, </B> between the positions indicated with extended or dashed lines are shown in Fig. 7, is moved back and forth,

   the excess material is evenly distributed on the front edge of the shovel and the profile is precisely shaped. The consequence of this is, firstly, that the blade material is locally hardened, which is obviously an advantage, and secondly, that the profile center line is enlarged somewhat. In practice, this increase is within the limits of the accuracy required for the profile center line and can therefore be disregarded. The movement of the support arm <B> 18 </B> in the vertical direction can be limited by appropriately arranged stops.



  In order to ensure an accurate setting of the roller 20 with respect to the leading edge of the blade 14, the groove 21 is deeper than would be necessary to form the leading edge, so that the radially outermost parts of the side walls of the groove with the previously finished parts of the blade profile in Are touched. Since the roller 20 has a certain freedom of movement in its x direction, its exact setting with respect to the blade is guaranteed.



  After the described operation by rolling the edge, the blade 14 is finished by cutting away the parts 15 (as shown by the lines 22 and 23).



  Although in the preceding device the finishing of the edges is described on blades prefabricated by machining, the process is in most cases also applicable when the blades are made by boiling or casting, which is followed by an operation that they for Prepared for formation of the leading edge.



  The method can, with minor changes, also be used in the manufacture of a blade whose cross-section changes over its entire length. FIG. 9 shows a blade 24, the cross section of which becomes smaller after the blade tip and the front edge of which is to be shaped.

   As described above, the shovel was prefabricated in the necessary manufacturing stage. brewed, whereupon a grooved roller <B> 25 </B> is guided over its front edge, and although in a back and forth movement between the two positions shown with solid or dashed lines.

   Corresponding to the changing blade cross-section, the radial cross-section of the roller groove also changes in this case at every point on its circumference, and the roller rolls off the edge during its translational movement without any sliding, as the two movements are synchronized.

   The bottom of the groove is concentric with the roller axis, as shown by the dashed line <B> 26 </B>, so that the blade can be arranged such that its leading edge is parallel to the movement path of the roller, while the circumference <B> 26 </B> The role can be of any shape depending on the depth of the groove. In the example shown, the circumference <B> 27 </B> of the roller forms part of a cylinder which is eccentric to the roller axis for reasons of simplicity.

   The length of the groove around the roller circumference is approximately the same as the length of the shovel. A bulge 28 is provided on the circumference of the roller, namely between the ends of the groove, in order to provide space for the blade root when the roller is located at the root end of the blade.

   To ensure that the roller and shovel remain in the correct relative position during the operation, the roller spindle carries a pinion, the pitch circle diameter of which is the same as the mean diameter of the roller groove and which meshes with a toothed rack that is related to the shovel is fixed.

    In this case, too, the roller can be laterally displaceable to a limited extent, as in the example described above, and in both cases the to-and-fro movement can of course also be communicated to the shovel itself instead of the roller. Although the last-mentioned method can be used primarily for the production of blades with a variable cross-section, it should be noted that it can also be used for the production of.

         Sehauf eln can be used with an entrance angle that changes over the length. If the change in the entry angle is only small, the Sehaufelkante can be arranged at the point where the mean entry angle is vertically and, as in the example described, parallel to the path of movement of the roller. The change in the entry angle could then be compensated for by changing the groove cross-section. However, if the changes in the entry angle are large, this method is unsuitable.

   In order to be able to produce such saw blades, the method requires a small modification in that the blades have to perform a small rotational movement rela tively to the roller, namely around a longitudinal saw, simultaneously with the back and forth movement of the roller, so that in each ge given Cross-section of the leading edge (i.e. the corresponding leg of the entry angle) at the moment in which the role passes this cross-section, is vertical.

   The axis of rotation of the shovel expediently leads through a point in each cross-section which is at least near the center of curvature of the leading edge profile, the role having to be laterally displaceable by a larger amount than in the case of a stationary shovel. The rotary movement of the shovel must of course be linked and synchronized with the movement mechanism of the roller.



  In the first example, the groove can be made in the roll by turning or a similar work process. However, this is impossible with the role of the other example. A method for forming the roller groove, which is suitable for all examples, is shown in FIGS. 10 and 11 and is to be described in more detail below. An edge part <B> 29 </B> of a piece of steel <B> 30 </B> is brought into the shape of a blade edge profile by hand, in this case with a rounded cross-section, and then hardened to serve as a teaching template .

   It is then placed on a table that can be moved to and fro, above which the roller 31, which is attached to a suitable spindle and into which the shape of the leading edge profile is to be worked, is located. The roller <B> 31 </B> is rotatably connected to the table, as has been described with reference to FIG. <B> 9 </B>, so that the roller <B> 31 </B> and the teaching template < B> 30 </B> are kept in the correct relative position.

   When the roller is put evenly under pressure in the downward direction and the template is moved back and forth with the table, the shape of the hardened teaching template <B> 30 </B> presses into the roller <B> 31. < / B>, which at this stage consists of relatively white metal. The roll is then hardened and finished so that it is ready for use. If a larger number of the same blades is to be produced, several roles can be produced using the same teaching template.

   If roles are required for the production of blades with variable entry angles, this process will be slightly modified. If the changes to the entry angle are only small, the teaching template is arranged in such a way that one leg of the mean entry angle is vertical; if, on the other hand, the entry angle changes are greater, the template is additionally given the same rotational movement as is subsequently the case when the shovel is processed by the roller with the shovel.



  Although the examples described relate specifically to the finishing of the leading edge of a blade, the trailing edge of a blade can of course be made in the same way.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung von Schaufeln zur Lenkung von Strömungen, wobei die Schaufel ein Profil aufweist, welches an der einen Sehaufelkante von Flächen begrenzt ist, die relativ zum Profil-Krümmungsradius an der Kante einen mehrfach grösseren Krüm- mungsradius aufweisen, dadurch gekennzeieh- net, PATENT CLAIM I: A method for producing blades for directing flows, the blade having a profile which is delimited on one blade edge by surfaces which have a radius of curvature that is several times larger at the edge relative to the profile radius of curvature. net, dass von der Vorder- und Hinterkante einer Schaufel wenigstens die eine durch Pres- sen mittels eines Werkzeuges mit einer die Schaufelkante -umfassenden Nut -unter plasti scher Verformung des Sehaufelmaterials auf die endgültige Form gebracht wird. that at least one of the leading and trailing edges of a blade is brought to the final shape by pressing by means of a tool with a groove surrounding the blade edge with plastic deformation of the blade material. UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass vorerst die Schau felteile mit grösserem Krümmungsradius wenigstens an-nähernd auf das gewünschte Profil gebracht werden und dass anschliessend die Schaufel an der Kante durch das ge nannte Pressen geformt wird, wobei das die plastische Verformung verursachende Werk zeug durch die Berührung zwischen dem Werkzeug und Teilen des Profils mit grö sserem Krümmungsradius geführt wird. 2. SUBClaims: <B> 1. </B> Method according to claim I, characterized in that initially the blade parts with a larger radius of curvature are brought at least approximately to the desired profile and then the blade on the edge by the mentioned Pressing is formed, wherein the tool causing the plastic deformation is guided by the contact between the tool and parts of the profile with a larger radius of curvature. 2. Verfahren nach Unteranspruch <B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass das Werkzeug wäh rend der Bearbeitung des Sehaufelmaterials eine Bewegung parallel zur Längsachse der herzustellenden Schaufel und synchron zu die ser Bewegung eine Rotationsbewegung um seine Achse ausführt. Method according to dependent claim 1, characterized in that the tool executes a movement parallel to the longitudinal axis of the blade to be produced during the machining of the blade material and a rotational movement around its axis synchronously with this movement. PATENTANSPRUCHII: Einrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, gekennzeich net durch Mittel zum Einspannen der Schau fel, ein Werkzeug zur Bildung der Schaufel kante, das eine Nut aufweist, deren Form, in einem Querschnitt normal zur Schaufel- kante wenigstens zum Teil dem gewünschten Querschnitt der Schaufel an der Kante ent spricht, und welches Werkzeug relativ zu den Schaufeleinspannmitteln sowohl in Längs richtung der mit als auch quer zu dieser Nut verschiebbar ist. PATENT CLAIM II: Device for performing the method according to claim I, characterized by means for clamping the blade, a tool for forming the blade edge, which has a groove, the shape of which, in a cross section normal to the blade edge, at least in part desired cross-section of the blade at the edge ent speaks, and which tool can be moved relative to the blade clamping means both in the longitudinal direction with and across this groove. UNTERANSPRVCHE: <B>3.</B> Einrichtung nach Patentanspr-Lieh II, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug eine drehbare Rolle ist, die an ihrem Umfang eine Nut aufweist und relativ zu den Schau- fel-Einspannmitteln senkrecht zu ihrer Rota tionsachse hin und her bewegbar und längs dieser Achse frei beweglich ist, und dass Mittel zum Synchronisieren der Rotationsbewegung der Rolle mit der Hin- und HerbewegLing der selben vorgesehen sind, SUB-CLAIMS: <B> 3. </B> Device according to Patent Claim II, characterized in that the tool is a rotatable roller which has a groove on its circumference and perpendicular to its axis of rotation relative to the blade clamping means movable to and fro and freely movable along this axis, and that means are provided for synchronizing the rotational movement of the roller with the reciprocating movement of the same, und dass die Rollennut an aufeinanderfolgenden Umfangspunkten einen andern Radialquersehnitt aufweist, um die Kante einer Schaufel zu bilden, deren Querschnitt sieh über ihre Länge ändert. 4. Einrichtung nach Patentansprueh <B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Ver drehen der Sehaufeleinspannmittel um eine parallel zur Sehaufelkante verlaufende Achse und Mittel zum Synchronisieren der Dreh bewegung der Schaufeleinspannmittel mit der Hin- und Herbewegung der Rolle vorgesehen sind. and that the roller groove has a different radial cross-section at successive circumferential points in order to form the edge of a blade, the cross-section of which changes along its length. 4. Device according to patent claim 11, characterized in that means for rotating the Sehaufeleinspannmittel about an axis running parallel to the Sehaufelkante and means for synchronizing the rotational movement of the blade clamping means with the reciprocating movement of the roller are provided .
CH281518D 1948-10-08 1949-10-04 Method and device for the manufacture of blades for directing flows. CH281518A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB281518X 1948-10-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH281518A true CH281518A (en) 1952-03-15

Family

ID=10271103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH281518D CH281518A (en) 1948-10-08 1949-10-04 Method and device for the manufacture of blades for directing flows.

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH281518A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4128929A (en) * 1977-03-15 1978-12-12 Demusis Ralph T Method of restoring worn turbine components
FR2516417A1 (en) * 1981-11-16 1983-05-20 United Technologies Corp APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING A NEW EDGE ON AERODYNAMIC BLADE, ESPECIALLY FAN BLADE OF A GAS TURBINE ENGINE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4128929A (en) * 1977-03-15 1978-12-12 Demusis Ralph T Method of restoring worn turbine components
FR2516417A1 (en) * 1981-11-16 1983-05-20 United Technologies Corp APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING A NEW EDGE ON AERODYNAMIC BLADE, ESPECIALLY FAN BLADE OF A GAS TURBINE ENGINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1016222B (en) Method and device for producing straight profiles or profiles that run obliquely to the workpiece axis, e.g. of gears, by a rolling process
DE2838128A1 (en) Rolled wire piston ring prodn. machine - has wire fed between rollers to non-circular forming roller and support roll
DE4009466C2 (en) Device for forming a corner of a sheet metal delimited on three sides
CH281518A (en) Method and device for the manufacture of blades for directing flows.
DE1138013B (en) Method and device for the production of cylindrical workpieces with essentially longitudinal profiles
DE1075082B (en) Device for deforming the inner surface of a tubular workpiece
CH649018A5 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING PRECISION GEARS.
DE1752245A1 (en) Toothed profile roller
CH689689A5 (en) Program-controlled sheet cutting method e.g. for insulation lamination manufacture
DE2060579A1 (en) Gear type rolling tool
DE2718301A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING GAS TURBINE BLADES
DE2257800A1 (en) METHOD OF MANUFACTURING FORMING ROLLS FOR ROLLING GEARS
DE551742C (en) Processing of objects with a screw-like surface, in particular air and water screws
DE909686C (en) Method and device for the production of toothed wheels by rolling the teeth
DE750393C (en) Device for changing the web height of a profile bar provided with flanges
DE962156C (en) Method for multi-stage longitudinal rolling of profiles, z. B. of turbine blades
DE562156C (en) Method and device for the production of table knife blades
DE710902C (en) Process for the production of pipes and profiles of all kinds
DE1552178A1 (en) Rolling reduction of ring wall thickness
DE143642C (en)
DE510800C (en) Wheel disc rolling mill with conical rollers, especially for wheel discs of automobile disc wheels with a thickness that decreases according to the circumference
DE941902C (en) Form roll and method of making the same
DE134643C (en)
DE55393C (en) Rolled plate for making the thread of wood screws
AT21109B (en) Machine for processing workpieces according to surfaces with changing radius of curvature.