Verfahren zur Herstellung einer Laufschaufel für Axialströmungsmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung einer verwundenen Laufschaufel für Axialströmungsmaschinen, wie Kompressoren und Turbinen.
Damit das Profil über die ganze Schaufel länge von der Wurzel bis zur Spitze dem Strömungsverlauf angepasst ist, wird das Schaufelprofil bekanntlich unter Berücksichti gung folgender Gesichtspunkte entworfen: Der Umlenkwinkel, der durch die Krüm mung des ganzen Schaufelprofils bedingt ist, soll sich mit dem Abstand von der Laufachse ändern.
Der Anstellwinkel des Schaufelprofils, welcher dem Winkel zwischen der Sehne des Profils und einer Ebene durch die Laufachse entspricht, soll sich gleichfalls mit dem Ra dius, das heisst dem Abstand von der Lauf- aehse, ändern.
Weiterhin soll die Schaufelbreite mit zu nehmendem Radius, das heisst Achsabstand, allmählich verkleinert werden. Ferner soll die Dicke der Schaufel von der Wurzel der Schaufel nach ihrer Spitze zu abnehmen.
Diesen Erfordernissen kann durch die Wahl verschiedener Profile zwischen der Wur zel und der Spitze der Schaufel genügt wer den, und solche Schaufeln mit sich änderndem Profil wurden bisher durch Giessen oder auch durch komplizierte Fräsverfahren hergestellt. Diese Herstellung ist jedoch nicht immer wirt schaftlich und erfordert Gussmodelle oder Spe zialfräsmaschinen. Die Erfindung gewährleistet eine ausser ordentliche Vereinfachung, Beschleunigung und Verbilligung der Herstellung verwun dener Schaufeln. und ist immer anwendbar, wenn die Verwindung nicht allzu gross ist.
Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung einer verwundenen Laufschaufel für Axialströmungsmaschinen, deren Schaufel dicke, das heisst Entfernung zwischen der Vorder- oder Konkavseite und Rück- oder Konvexseite, Schaufelbreite, das heisst Ent fernung von der Eintrittskante zu der Aus trittskante, und Umlenkwinkel, das heisst der spitze Winkel zwischen den Tangenten zur Mittellinie des Profils am Eintritts- und Aus trittsende der Schaufel, von der Schaufel wurzel gegen die Schaufelspitze hin fort schreitend abnehmen, und ist dadurch gekenn zeichnet, dass zunächst durch spanabhebende Bearbeitung eine unverwundene Schaufelroh form hergestellt wird, die darauffolgend unter Drehbeanspruchung zur Fertigform der Schaufel verwunden wird.
Dabei wird die Schaufelrohform vorzugs weise so gestaltet, dass die Schwerpunkte aller Profile ungefähr auf einer geraden radialen Linie liegen (wie an sieh bekannt ist), und die Verwindung der Schaufel wird so gewählt, dass die Schwerpunkte der Profile nach der Verwindung wieder ungefähr auf einer ge raden radialen Linie liegen. Die Verwindung der Schaufel wird zweckmässig durch Gesenk- pressen, vorzugsweise im kalten Zustand, aus- geführt. Eine darauffolgende Wärmebehand lung ist erwünscht, um innere Spannungen zu beseitigen, die eine Zurückbildung der Ver windung zur Folge haben könnten.
Die konvexe oder rückwärtige Seite der Schaufelrohform kann vorteilhaft aus zwei oder mehreren zylindrischen Flächen be stehen, das heisst die Profilbegrenzung an der Konvexseite kann aus zwei oder mehreren Kreisbögen zusammengesetzt sein.
Die Vorderseite der Rohschaufel kann kon kav oder auch eben sein, das heisst die ent sprechende Profilbegrenzung mag ein Kreis bogen oder eine gerade Linie sein. Im erst genannten Fall wird die Vorderseite der Schaufel erst eben ausgebildet, und die kon kave Hohlform wird nachher durch span abhebende Bearbeitung erzielt. Schmale ebene Endstücke nahe jeder Profilkante bei der Einlass- und der Auslassseite sind auch bei aus gehöhlten Schaufeln vorteilhaft, weil dann die Stellung der Sehne relativ zu dem Schaufel profil, das heisst der Anstellwinkel, sich auch bei der Glättung scharfer Kanten durch ent sprechende Bearbeitung nicht ändert.
Eine Nachprüfung zur Feststellung, ob die Schau fel die erwünschten Anstellwinkel durch die Verwindung erhalten hat, kann dann leicht vorgenommen werden, indem man ein gerades Lineal an die Abflachungen anlegt und deren Winkel mit einer gegebenen Ebene, z. B. einer Vergleichsfläche am Wurzelfuss der Schaufel, misst. Die Winkelstellung einer am Läuferkörper befestigten Schaufel kann in ähnlicher Weise ohne Schwierigkeit nachge prüft werden.
Die Rohform der Schaufel kann durch ein fache spanabhebende Bearbeitungsgänge her gestellt werden, insbesondere durch Fräsen der konvexen Schaufelfläche und Hobeln oder Planfräsen, erforderlichenfalls mit nachfol gendem Hohlfräsen, der vorderseitigen Schau felfläche. Auf diese Weise kann mit nach folgender einfacher Verwindung ein korrektes Schaufelprofil auf schnelle und wirtschaft liche Art erzielt werden. Da leicht nachzuprü fen ist, ob die Schaufeln richtig verwunden sind, gewährleistet diese Herstellungsart, dass alle Schaufeln einander gleich sind, die rich tige Form haben und mit dem erforderlichen Anstellwinkel angebracht werden können. Da bei ist zu beachten, dass die Verwindung ver hältnismässig klein ist.
An Hand der Zeichnung wird das Ver fahren nach der Erfindung beispielsweise er läutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schiefe Ansicht einer durch spanabhebende Bearbeitung- hergestellten Roh form der Schaufel, Fig. 2 ein Wurzelprofil und Fig. 3 ein Profil an der Spitze der Schaufel, Fig. 4 einen Aufriss und Fig. 5 eine Ansieht einer Schaufelrohform. Fig. 6 und 7 eine Ansicht wie Fig. 4 und 5, jedoch nach der Verwindung der Schaufel.
In Fig. 1 stellt die Linie < 1-0-D die kon vexe Begrenzung des Profils der Schaufel form an der Wurzel und die Linie B-O-C die konvexe Begrenzung des Profils an der Spitze der Schaufel dar. Da die Schaufel auf eine Fläche im rechten Winkel zu der kon vexen Oberfläche projiziert ist, fällt der Kreisbogen der Profillinie des konvexen Pro fils an der Spitze vollkommen innerhalb der Linie des konvexen Profils an der Wurzel, welche Linie länger ist. Die Vorderseite der Schaufel wird erst eben hergestellt, derart, dass die so erzeugte Ebene leicht gegen die konvexe Rückseite geneigt ist, um eine Dicken abnahme gegen die Schaufelspitze zu bewirken. Die die Vorderseite bildende Ebene ist mit E-F-H-G bezeichnet.
Die Neigung dieser Ebene wurde ferner vorteilhaft so gewählt, dass die Schaufeldicke an der Austrittskante, die D-F an der Schaufelwurzel ist, nach der Spitze zu, wo sie<B><I>C -H</I></B> ist, etwas abnimmt. Die Dicke der Einlasskante ist, ähnlich aus gebildet, so dass sie vorteilhaft von A -E an der Wurzel auf B-G an der Spitze abnimmt. Die Schaufel kann dann auf der Vorderseite bis zur Linie I-ZT- K an der Wurzel und L-V-:17 an der Spitze ausgehöhlt werden, wobei schmale ebene Teile E-I-L-G an der Einlasskante und K-h'-H i1I an der Auslasskante vorteilhaft unverändert bleiben.
Nach dieser spanabhebenden Bearbeitung zur Herstellung der Rohschaufel nach Fig. 1 werden die Kanten abgerundet, so dass das Wurzelprofil gemäss Fig. 2 und das Spitzen profil gemäss Fig. 3 entsteht. Der Umlenk winkel 00, das heisst der von Tangenten zur Mittellinie des Profils an der Eintrittskante und an der Austrittskante eingeschlossene spitze Winkel 0o an der Wurzel, ist grösser als der Umlenkwinkel 01 an der Spitze, wie die Zeichnung zeigt.
Der Schaufelfuss zum Anbringen der Schaufel am Läufer mag, wie in Fig. 4 gezeigt, einen Hammerkopf bilden. Dieser Fuss ist relativ zu der Schaufel derart an geordnet, dass der gewünschte Schaufelanstell winkel an der Wurzel entsteht. Die Schaufel wird hierauf derart verwunden, dass der er forderliche richtige Anstellwinkel sich für jede Entfernung von der Laufachse ergibt (Fig. 6 und 7). Die Verwindung wird so aus geführt, dass die Schwerpunkte der verschie denen Schaufelquerschnitte wenigstens unge fähr auf derselben radialen Linie liegen.