DD129004B1 - Einrichtung zur messung des staffelungswinkels radialer schaufelgitter - Google Patents

Description

Einrichtung zur indirekten Measung dea Staffelungawinkela radialer Schaufelgitter

Anwendungsgebie t

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur indirekten Meaaung dea Staffelungawinkela radialer Schaufelgitter mit Winkelanzeige und einem zweipunktartig an der Tragacheibe des Schaufelradea oder einem anderen Anlagedurchmeaaer anliegenden Grundkörper. An dem Grundkörper iat ein Meßachenkel· drehbar befestigt-

Charakteriatik der bekannten techniachen Lösungen

Prüf- und Meßvorrichtungen für Stromungamaachinenachaufein sind an aich bekannt. In dem DT-PS 1 113 313 iat eine Pr üf- und Meßvorrichtung für Ströraungsmaschinenachaufeln beschrieben, die die Measung der Verdrehung und Verachiebung des zu prüfenden Profils" in seiner Ebene gegenüber Nullagen ermöglicht.

Zu diesem Zweck wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die aus einem Aufnahmeteil und einem an sich bekannte Profillehren aufnehmenden Vorrichtungsteil sowie einer dieses Vorrichtungsteil führenden Platte besteht. Das Aufnahmeteil besitzt eine Grundplatte, die mittels eines Spannstückes die Schaufel trägt und senkrecht zur Grundplatte angeordnete Zahnstangen. Über diese Zahnstangen kann die das Vorrichtungsteil führende Platte senkrecht zur Schaufelprofilebene verschoben werden. Das die Profillehren tragende Vorrichtungsteil besitzt Einrichtungen zur Messung der Verdrehung und Verschiebung.

Mit dieser Vorrichtung kann zwar außer der Kontrolle der Profilform der Schaufel die Lage des zu prüfenden Profils im Raum, d. h· zum Beispiel des Staffelungswinkels, bestimmt werden, aber es eignet sich nur zur Prüfung von Einzelschaufeln und ist deshalb für die Messung des Staffelungswinkels radialer Schaufelgitter ungeeignet.

Der Staffelungswinkel selbst, z. B. am Austritt der Turbine, wird definiert als Winkel zwischen der Profiltangente und dem Radiusstrahl durch den Nullpunkt des Tangentenkoordinatensystems·

Weiterhin ist vorgeschlagen worden, die Staffelungswinkelabweichung gegenüber einer Nullage mit einer Vorrichtung zu messen, die aus einem Grundkörper besteht, der zweipunktartig an der Tragscheibe eines radialen Schaufelrades anliegt. Dieser Grundkörper besitzt einen zweiseitigen Meßhebel, dessen eine Hebelseite an der Bauch- oder Rückenseite der zu messenden Schaufel zweipunktförmig anliegt und dessen andere Hebelseite auf eine Meßuhr wirkt, die am Grundkörper befestigt ist. In Abhängigkeit von der Genauigkeit des Durchmessers der Tragscheibe des radialen Schaufelgitters wird hiermit über die örtliche Profilwölbung in indirekter Form eine Bestimmung des Staffelungswinkels möglich.

Nachteilig hierbei ist, daß die Meßgenauigkeit sowohl von der Profilform der Schaufel als auch vom Anlagedurchmesser abhängig ist. Ist zum Beispiel der Anlagedurchmesser nicht exakt eingeschalten worden, so verschieben sich die Anlagepunkte des an· der Schaufel anliegenden Meßschenkels in einen Bereich anderer Wölbung und es wird ein Winkel gemessen, der eine Differenz zum Staffelungswinkel aufweist. Ist die Profilform nicht genau, ergibt sich auf Grund der genannten Abhängigkeiten ebenfalls eine unreale Winkelangabe für den Staffelungswinkel. Ungunstigenfalls können sich vorhandene Fehler kompensieren, d# h. bei Anzeige einer zulässigen Abweichung ist trotzdem nicht garantiert, daß sich der Istwert innerhalb der zulässigen Toleranz bewegt.

Durch fertigungsbedingte relative radiale Lageabweichungen zwischen Anlagedurchmesser und dem einhüllenden Durchmesser der Beschaufelung und örtliche Fehler der Profilform zeigt dieses Meßgerät ebenfalls oft fehlerhafte Werte an. Infolge dieses systematischen Fehlers ist die Messung des Staffelungswinkels nicht eindeutig und die Meßunsicherheit größer als die zulässige Toleranz.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur indirekten Messung des Staffelungswinkels radialer Schaufelgitter zu schaffen, die bei leichter Handhabung universell einsetzbar ist und eine hohe Meßgenauigkeit aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,-mit einer Meßeinrichtung bei radialen Schaufelgittern unabhängig von der Profilform und vom Anlagedurchmesser in unmittelbarer Anzeige den Staffelungswinkel bzw. einen diesem proportionalen Winkel zu messen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Grundkörper in der Mitte zwischen seinen Anlagepunkten an der Tragscheibe oder einem anderen Anlagedurchmesser einen Anschlag aufweist, dessen schaufelseitige Anlagefläche senkrecht zur Verbindungslinie der Anlagepunkte verläuft, wobei der Meßschenkel als Profiltangente an der Schaufel anliegend axial verschiebbar ausgebildet ist. Zwischen seiner Längsachse und der den Abstand der Anlagepunkte des Grundkörpers halbierenden Senkrechten auf der Verbindungslinie der Anlagepunkte des Grundkörpers ist ein Winkel Д .. gebildet, dessen Komplementwinkel einen Einstellwinkel Λ _E bildet, der dem StaffelungswinkelΛ proportional ist·

Der Zusammenhang zwischen dem StaffelungswinkelД und dem Einstellwinkel Ag ist eindeutig. Er ist z. B. konstruktiv aus dem Aufriß der gestaffelten Schaufel zu ermitteln. Beide Winkel werden in die Zeichnung eingetragen. Der Unterschied zwischen dem Staffelungswinkel Λ und dem Einstellwinkel J\ „ beträgt bei einem bestimmten Sortiment von radialen Schaufelgittern z. B. 2' bis 13'· Dieser Unterschied ist abhängig von den geometrischen Größen des Gitters (Schaufellänge, Profilform, Schaufeleintrittsdurchmesser und Staffelungswinkel).

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind an dem Grundkörper der Einrichtung Haftmagneten angeordnet. Zur Messung des Staffelungswinkels der Schaufeln des radialen Schaufelgitters wird der Grundkörper z. B. an dem Tragscheibendurchmesser zweipunktartig angelegt und mit dem Anschlag an die Hinterkante der zu messenden Schaufel geführt.

Der eine Meßschenkel wird als Profiltangente an die zu messende Schaufel angelegt, während der zweite Meßschenkel an der Anschlagkante des Grundkörpers geführt ist. Die an dem Grundkörper angeordneten Haftmagnete ermöglichen eine gute Anlage der Vorrichtung und eine leichte Handhabung derselben.

Die den Abstand der Anlagepunkte halbierende Senkrechte auf die Verbindungslinie dieser Anlagepunkte des Grundkörpers verläuft entlang der schaufelseitigen Anlagefläche des Anschlages und bildet somit einen die zu messende Schaufel berührenden Radiusstrahl. Indem die Führung des zweiten Meßschenkels genau parallel zur Verbindungslinie der Anlagepunkte des Grundkörpers ausgeführt wird, ist die Bedingung erfüllt, daß der zweite Meßschenkel senkrecht zu dem die zu messende Schaufel berührenden Radiusstrahl geführt wird. Bei Einhaltung der genannten geometrischen Bedingungen ist die Anzeige der Meßeinrichtung unabhängig vom Anlagedurchmesser· Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird eine direkte Anzeige eines Einstellwinkels möglich. Dieser Einstellwinkel ist dem Staffelungswinkel proportional und somit als Meßgröße für die Kontrolle und die Eirstellung der Kopierfräsmaschine direkt verwendbar. Die Meßgenauigkeit ist sehr groß, da als direkte Einflußgröße auf die Genauigkeit der Messung lediglich der einhüllende Durchmesser der Beschaufelung am Austrittsende als Basisdurchmesser wirkt. Durch diese Meßvorrichtung kann außerdem eine kurze Prüfzeit zur Einstellung der Kopierfräsmaschine bei eingespanntem Werkstück und bei Kontrolle der Staffelung der Schaufeln des Schaufelrades erreicht werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die universelle Einsatzmöglichkeit. Für die radialen Schaufelgitter eines bestimmten Produktionssortimentes unterschiedlicher Profillänge und Profilform ist nur eine Meßvorrichtung erforderlich, mit der die Staffelungswinkel ermittelt werden können. Schließlich läßt sich diese Vorrichtung relativ leicht auch von ungeübtem Personal handhaben. Es ist auch möglich, die Anschlagkante so anzuordnen, daß sie in Richtung des die zu messende Schaufel berührenden Radiusstrahles fällt·

Die Meßeinrichtung ist unabhängig bzw. nahezu unabhängig von der Profilform und seiner Genauigkeit, da der eine Meßschenkel als Profiltangente an die zu messende Schaufel angelegt wird und die Anlagepunkte bei der Profiltangente fast den Abstand der gesamten Profillänge haben.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig· 1: eine im Schnitt dargestellte Turbinenschaufel eines Radialgitters mit Darstellung des Staffelungswinkels,

Pig· 2: eine Einrichtung zur Messung des Staffelungewinkels radialer Schaufelgitter.

In Pig· 1 ist eine Turbinenschaufel 1 im Schnitt dargestellt, die einen vorgegebenen Staffelungswinkel Я besitzt. Der Staffelungswinkel Ji ist definiert als Winkel zwischen der Profiltangente 2 und dem Radiusstrahl 3 durch den Nullpunkt des Tangentenkoordinatensystems mit der Ordinate y^ und der Abszisse x.. Der Tragscheibendurchmesser ist mit Dm und der einhüllende Durchmesser der Beschaufelung am Turbinenaustritt (Basisdurchmesser) ist mit D bezeichnet. Da die Ermittlung der Staffelung mit Hilfe eines in Pig. 2 dargestellten Anschlages 5 vorgenommen wird, ergibt sich ein Winkel Λ -ι· Die Anlagefläche des Anschlages 5 bildet eine halbierende Senkrechte auf der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten von zwei Anlagebolzen 6. Die Anlagefläche verläuft in Richtung des Radiusstrahles 4, der identisch mit der genannten Senkrechten ist. Als Komplementwinkel zum Winkel A * ergibt sich ein Einstellwinkel Л _E, der dem Staffelungswinkel Л proportional ist und somit als direkte Meßgröße verwendbar ist.

Das in Pig. 2 dargestellte Meßgerät besteht aus einem Grundkörper 7» einem optischen Winkelmesser 8 mit einer Peinmeßeinrichtung 13» der einen Meßschenkel 9 und einen zweiten Schenkel 10 besitzt. Der Meßschenkel 9 ist.in seiner Achse verschiebbar und außerdem drehbar angeordnet.

Der Schenkel 10 ist mit dem optischen Winkelmesser 8 starr verbunden und wird an einer am Grundkörper 7 befindlichen Anschlagkante 11 geführt· Die Anschlagkante 11 verläuft parallel zur Verbindungslinie der Mittelpunkte der Anlagebolzen 6, Weiterhin ist am Grundkörper 7 der Anschlag 5 befestigt, dessen schaufelseitige Anlagefleche genau in der Mitte der genannten Verbindungslinie angeordnet ist. Dadurch ist garantiert, daß die Messung des Einstellwinkels unabhängig vom Durchmesser der Tragscheibe des Schaufelgitters vorgenommen werden kann, da eine Abweichung des Tragscheibendurchmessers Dm durch die erfindungsgemäße Ausführung des Meßgerätes keine Veränderung des Einstellwinkels /i_Ε bewirkt und damit der Staffelungswinkel Л eindeutig ermittelbar ist.

Zusätzlich montierte Haftmagnete 12 sichern eine einfache und gute Handhabung des Meßgerätes durch eine einwandfreie Anlage desselben.

Zur Ermittlung des Staffelungswinkels werden das zu messende Schaufelgitter sowie das Meßgerät auf eine übliche Meßplatte aufgelegt. Bei der Messung des Schaufelgitters an der Schaufelkopierfräsmaschine wird das Meßgerät an einer Planfläche der Einspannvorrichtung angelegt. Dabei wird der optische Winkelmesser 8 mit seinem Schenkel 10 an die Anschlagkante 11 des Grundkörpers 7 gelegt. Das so zusammengefügte Meßgerät wird nunmehr mit den Anlagebolzen 6 an den Tragscheibendurchmesser Dm geführt. Der Meßschenkel 9 wird zwischen die zu messenden Turbinenschaufeln axial so verschoben, daß er an der Bauchseite der Turbinenschaufel 1 als Profiltangente anliegt und der Anschlag 6 gleichzeitig an ihrer Austrittskante zum Anliegen kommt, der Einstellwinkel ^Л _E kann dann direkt an der Peinmeßeinrichtung 13 des optischen Winkelmessers abgelesen werden. Dieses Meßgerät ist universell einsetzbar und grundsätzlich nicht von der Schaufelgröße oder der Schaufelform abhängig.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch

   1. Einrichtung zur indirekten Messung des Staffelungswinkels radialer Schaufelgitter mit Winkelanzeige und einem zweipunktartig an der Tragscheibe des Schaufelrades oder einem anderen Anlagedurchmesser anliegenden Grundkörper sowie einem drehbar an dem Grundkörper befestigten Meßschenkel, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (7) in der Mitte zwischen seinen Anlagepunkten (6) an der Tragscheibe oder einem anderen Anlagedurchmesser einen Anschlag (5) aufweist, dessen schaufelseitige Anlagefläche senkrecht zur Verbindungslinie der Anlagepunkte (6) verläuft, wobei der Meßschenkel (9)» als Profiltangente an der Schaufel (1) anliegend, axial verschiebbar ausgebildet ist.
2. 2. Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundkörper (7) der Einrichtung Haftmagneten (12) angeordnet sind.

   Hierzu_iL_$eiien Zeichnungen