CH428022A - Verfahren und Vorrichtung zur Endbearbeitung von Laufradschaufeln, insbesondere für Pelton- Turbinen - Google Patents

Description

  Verfahren und     Vorrichtung    zur     Endbearbeitung    von     Laufradschaufeln,     insbesondere für     Pelton-Turbinen       Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor  richtung zur Endbearbeitung von     Laufradschaufeln,     insbesondere für     Pelton-Turbinen,    die bislang durch  Handschleifen mit pneumatischen Schleifmaschinen  nach Schablonen sehr mühsam und zeitraubend in  lärmenden und staubigen Betrieben erfolgte.  



  Es wurde bereits vorgeschlagen, unter anderem  auch zu diesem Zweck die     elektroerosive    Bearbeitung  heranzuziehen, doch die praktische     Ausführung    die  ses Vorschlages machte es zunächst     erforderlich,     zahlreiche technische Probleme zu lösen. Es wurde  auch schon vorgeschlagen, an den Schaufelenden von  Verbrennungsturbinen durch Elektroerosion beson  dere     Ausnehmungen,    die sogen. Zellen auszubilden,  die auf dem ganzen Umfang der Schaufel von einer  kontinuierlichen Schneidekante begrenzt sind. Die da  bei gewonnenen Erfahrungen sind aber für die     End-          bearbeitung    von     Laufradschaufeln    von Wasserturbi  nen nicht geeignet.  



  Das erfindungsgemässe     Verfahren    zur Endbear  beitung von     Laufradschaufeln,    insbesondere von     Pel-          ton-Turbinen    ist gekennzeichnet durch     elektroerosive     Formung der     Arbeitsflächen    dieser     Schaufeln    vermit  tels kurzzeitiger elektrischer Funkenentladungen zwi  schen den fortlaufend zu- und     weggeführten    Schau  feln und ihnen gegenüberliegenden Elektroden, welche  die Form von Negativen der Arbeitsflächen dieser       Schaufeln    haben, unter     Eintauchung    in ein     Dielektri-          kum,

      dessen Durchschlagsfestigkeit einerseits durch  ununterbrochene,     automatische    Regelung des gegen-         seitigen    Abstandes der Elektroden von den Arbeits  flächen der Werkstücke je nach der herrschenden  Durchschlagsspannung und andererseits durch syste  matische     Beseitigung    der abgearbeiteten Metallteil  chen aus dem     Dielektrikum    auf optimaler Höhe ge  halten wird.  



  Die     erfindungsgemässe    Vorrichtung ist dadurch  gekennzeichnet, dass dieselbe in ihrem Gestell ein auf  einer Welle aufgesetztes Laufrad     einer    Turbine mit  den zu bearbeitenden     Schaufeln    aufweist,, zu beiden  Seiten dieses Laufrades frei um die Welle     verschwenk-          bare    Arme angebracht sind, die an ihrem einen Ende  einen Halter zum Einspannen von Elektroden tra  gen, an den Naben dieser Arme radiale Stangen mit  verschiebbaren Gegengewichten und an ihrem ande  ren, den     Elektroden    gegenüberliegendem Ende ein  Servomechanismus für selbsttätige Regelung des Ab  standes der Elektroden von den zu bearbeitenden Ar  beitsflächen der Schaufeln angebracht sind,

   und       schliesslich    einen im Gestell unterhalb des Laufrades  aufgestellten Behälter für das     Dielektrikum    besitzt,  der unter Zwischenschaltung einer     Umwälzpumpe    mit  einem Ablagerungstank und mit einem Filter in Ver  bindung steht.  



       Im    folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Vor  richtung zur Durchführung des     erfindungsgemässen     Verfahrens zur Endbearbeitung von     Laufradschau-          feln    von     Pelton-Turbinen    durch     elektroerosive    Bear  beitung der     Arbeitsfläche    der Schaufeln anhand der  Zeichnung eingehend beschrieben.

        Es zeigen:       Fig.    1 und 2 die Vorrichtung in Gesamtansicht  und einen     Axialschnitt    durch das Laufrad,       Fig.    3 ein Detail der     Elektrodeneinspannung    in       axonometrischer        Abbildung,          Fig.    4 ein     Diagramm    des Verlaufes der Werk  stückabnahme und der     Elektrodenverluste    in Ab  hängigkeit vom     Arbeitsstrom.     



       Im    Gestell 1 ist die Welle 2 gelagert, auf der das  Turbinenlaufrad 3 aufgesetzt ist, dessen Schaufeln 4  eine Bearbeitungszugabe aufweisen. Zu beiden Sei  ten dieses     Laufrades    sind auf - derselben     Welle    die       verschwenkbaren    Arme 5, 6 angebracht, die beim       Festklemmen    des Laufrades in seiner Arbeitslage auf  der     Welle    frei     verschwenkbar    sind. Die vorderen En  den der Arme tragen den Halter 7 zum Einspannen  von Elektroden 8, 9 in deren Arbeitslage.

   In die Na  ben der Arme sind die radialen Stangen 10 eingesetzt,  die     mit    einem verschiebbaren Gegengewicht 11 zum  Anpassen der Elektroden an die zu bearbeitenden       Schaufeln    mit einer     stabilen    Kraft versehen sind. Zum       Abschub    der     Elektroden    von der Schaufel ist an den  gegenüberliegenden Enden der Arme ein     Servome-          chanismus    12 angebracht,- der gegen den Anschlag  13 auf der gegenüberliegenden Schaufel abgestützt  ist.

   Durch Zusammenarbeiten - dieser     beiden    Anord  nungen ist der     jeweils        erforderliche    Abstand der  Elektroden vom Werkstück für starke Funkenentla  dungen gesichert.  



  Im- Gestell 1 ist unter dem Laufrad 3 ein Behäl  ter 14 zur Aufnahme des     Dielektrikums    aufgestellt,       in    das durch Drehen des Laufrades die jeweils zu  bearbeitende Schaufel- samt den Elektroden einge  taucht     wird.    Der Behälter 14 ist unter Zwischenschal  tung einer     Umwälzpumpe    15 mit dem     Ablagerungs-          tank    16 und einer passenden     Filtrieranlage    zur Nach  reinigung des abgesetzten     Dielektrikums    verbunden.

    Neben den     in    den Ecken der     Verbindungsleitungen     angebrachten magnetischen     Stöpseln    werden für     ge-          wöhnlich    Filterpressen oder     Filtersätze    aus Zellstoff  angeordnet. Auch eine Zentrifuge ist zur Nachreini  gung des sedimentierten     Dielektrikums    geeignet. Die  ganze Anläge wird noch durch die Stromgeneratoren  samt Anlasser,     Steuerkasten    und ein Betätigungspa  neel ergänzt, an welchem die     Messinstrumente    und  eine Einrichtung zu     einer    raschen Handsteuerung an  gebrachtsind.  



  Mit der beschriebenen Vorrichtung wird     folgen-          dermassen    gearbeitet:  Die im Halter 7 an den Armen 5, 6 eingespannten       Elektroden    8, 9 werden an die Arbeitsflächen der  Schaufel bis auf einen Bruchteil eines     Milimeters          herangeschoben.    Der Behälter 14     wird    mit einem       Dielektrikum,    wie z.

   B. mit     Transformatoröl    oder  einem Gemisch desselben     mit    Petroleum oder     dgl:          gefüllt.    Hierauf wird die     Wirkung    des     Servomecha-          nismus    12 überprüft und das Schaufelrad um 90      ver-          scbwenkt,

      damit die Schaufel samt Elektroden in eine  senkrechte Lage     übergeführt    und in das     Dielektrikum          eingetaucht        wird.    Alsdann werden die Stromgenerato-         ren    vermittels Anlasser in Gang gesetzt und ihr rich  tiges Arbeiten auf dem Paneel überprüft. Bei     einer     hinreichenden Überschlagspannung finden zunächst  nur stellenweise kurze Entladungen statt, die in der  Regel kürzer     als    10-4 sec sind.

   Die starken Funken,  die durch ihre Energie auf einen geringen Teil der  Schaufeloberfläche einen heftigen Schlag ausüben, ru  fen-     somit    einen     örtlichen    Zerfall hervor, wobei sie in       zyklischen    Perioden Teilchen ausreissen, die unmit  telbar von dem umgebenden     Dielektrikum    absorbiert  werden.  



  Hierauf     finden        Kurzschlüsse    statt, die sich durch  Senkung der Spannung bemerkbar machen und die  den Servomechanismus zur Einleitung der Regulier  wirkung     veranlassen.    Durch Rückkoppelung wird sei  ne Bewegung umgekehrt und durch den Hub des an       einer    Schaufel abgestützten Kolbens der betreffende  Arm in Bewegung gesetzt und somit werden die Elek  troden vom Werkstück abgeschoben. Bei der     Kurz-          schlussunterbrechung    wird wieder durch.

   Rückkoppe  lung die Bewegung des Mechanismus umgekehrt, wo  bei der Kalben zurückgeht und dem Gegengewicht  an der radialen Stange erlaubt, die Elektrode wieder  an das Werkstück     heranzuschieben    bzw. anzupressen,  was ständig wiederholt wird bis zur Stabilisierung  des Betriebes und bis die Materialabnahme an der  ganzen Arbeitsfläche des Werkstückes     gleichmässig     verläuft.

   Da diese Abnahme bei steigender Sättigung  des     Dielektrikums    mit den Metallteilchen beträchtlich       sinkt,    muss zugleich für die Ablagerung letzteren in  dem abgeschlossenen Ablagerungstank und für die  Rückführung des geklärten und     gegebenenfalls    in  einem Filter     nachgereinigten        Dielektrikums    Sorge ge  tragen werden.

    Mit- der Materialabnahme an den Arbeitsflächen  der Schaufel     finden    zugleich auch     Elektrodenverluste     statt, wie im Diagram in     Fig.    4 durch graphische Dar  stellung des Verlaufes sowohl der Abnahme 17, als  auch der     Elektrodenverluste    18 in Abhängigkeit von  der     Intensität    des Arbeitsstromes gezeigt ist.

   Der Ver  lauf dieser- Abhängigkeiten wird in beträchtlichem  Masse durch den Grad der Sättigung des     Dielektri-          kums    mit den     Zerfallteilchen        sowohl    des Metalls als  auch des     Dielektrikums        beeinflusst.    Wegen der       Elektrodenverluste    wird die Bearbeitung der Arbeits  flächen der Schaufel in     Schruppen    und Feinbearbei  tung unterteilt, wobei zur     Feinbehandlung    neue, noch  nicht benutzte Elektroden eingespannt werden.

   Die  Beendigung der Feinbearbeitung wird mittels eines  einstellbaren Anschlages 19 an einer Zugstange 20       bewirkt,    die einen Mikroschalter 21 betätigt.  



  Ganz     ähnlich    wird auch die Rückseite der Schau  fel bearbeitet, entlang welcher die gegen die Schau  feln prallenden     Wasserstrahlen        abfliessen,    Zur Bear  beitung einer Rückseite der Schaufel     wird    die Energie  eines einzigen Generators herangezogen und deshalb  werden zugleich die Rückseiten von zwei Schaufeln  bearbeitet. Da jedoch die Bearbeitung von der ande  ren Seite erfolgt, ist es nötig, den Gang des steuernden       Servomechanismus    umzukehren. Ansonsten ist die      Wirkung des Steuerkastens die gleiche wie bei der  Bearbeitung der Schaufelvorderseite.  



  Durch die beschriebene Bearbeitung der Arbeits  flächen der     Laufradschaufel    von Wasserturbinen wer  den die anstrengenden Handarbeiten beseitigt, die Be  triebsbedingungen durch Beseitigung des Lärms und  der Staubplage verbessert und insbesondere die Pro  duktivität und     Qualität    der Arbeit erhöht, da eine  präzise Bearbeitung der Schaufel nach dem voraus  bestimmten hydrodynamischen Profil gewährt ist, wo  bei von der Bedienung     lediglich    die Steuerung und  Überwachung vollzogen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Endbearbeitung von Laufrad schaufeln, insbesondere von Pelton-Turbinen, ge kennzeichnet durch elektroerosive Formung der Ar beitsflächen dieser Schaufeln vermittels kurzzeitiger elektrischer Funkenentladungen zwischen den fort laufend zu- und weggeführten Schaufeln und ihnen gegenüberliegenden Elektroden, welche die Form von Negativen der Arbeitsflächen dieser Schaufeln haben, unter Eintauchung in ein Dielektrikum, dessen Durch schlagsfestigkeit einerseits durch ununterbrochene,

   automatische Regelung des gegenseitigen Abstandes der Elektroden von den Arbeitsflächen der Werk stücke je nach der herrschenden Durchschlagsspan- nung und andererseits durch systematische Beseiti gung der abgearbeiteten Metallteilchen aus dem Dielektrikum auf optimaler Höhe gehalten wird. Il.

   Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe in ihrem Gestell ein auf einer Welle auf gesetztes Laufrad einer Turbine mit den zu bearbei tenden Schaufeln aufweist, zu beiden Seiten dieses Laufrades frei um die Welle verschwenkbare Arme angebracht sind, die an ihrem einen Ende einen Hal ter zum Einspannen von Elektroden tragen, an den Naben dieser Arme radiale Stangen mit verschiebba ren Gegengewichten und an ihrem anderen,

   den Elektroden gegenüberliegenden Ende ein Servomecha- nismus für selbsttätige Regelung des Abstandes der Elektroden von den zu bearbeitenden Arbeitsflächen der Schaufeln angebracht sind, und schliesslich einen im Gestell unterhalb des Laufrades aufgestellten Be hälter für das Dielektrikum besitzt, der unter Zwi schenschaltung einer Umwälzpumpe mit einem Ab lagerungstank und mit einem Filter in Verbindung steht.