DE1037057B

DE1037057B - Light metal shovel for flow machines

Info

Publication number: DE1037057B
Application number: DEM12963A
Authority: DE
Inventors: Alexander Garve; Dr-Ing Max Rothemund
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1952-02-14
Filing date: 1952-02-14
Publication date: 1958-08-21

Description

Die Erfindung betrifft eine in einer metallenen Form gegossene Leichtmetallschaufel für Strömungsmaschinen, besonders für Axialverdichter.The invention relates to a light metal blade cast in a metal mold for turbo machines, especially for axial compressors.

Leichtmetalle eignen sich wegen ihres geringen spezifischen Gewichtes besonders gut als Werkstoffe für Laufschaufeln von axial durchströmten Gebläsen oder Verdichtern, da diese Maschinen mit verhältnismäßig hohen Drehzahlen und entsprechend hohen Umfangsgeschwindigkeiten betrieben werden, die bei schweren Werkstoffen beträchtliche Fliehkräfte auslösen können.Light metals are particularly suitable as materials because of their low specific weight for rotor blades of axially flown blowers or compressors, as these machines have a relatively high speeds and correspondingly high peripheral speeds are operated at heavy materials can trigger considerable centrifugal forces.

Außerdem erfolgt die Verdichtung des Strömungsmittels meistens in mehreren hintereinandergeschalteten Stufen, wodurch der Läufer eine ziemliche Längserstreckung erhält. Die mit der Verwendung von Leichtmetall als Laufschaufelwerkstoff erreichbare Gewichtsverringerung bewirkt hier eine Erhöhung der Eigenschwingungszahl, so daß auch die kritische Drehzahl des Läufers höher zu liegen kommt.In addition, the fluid is usually compressed in several series-connected Steps, which give the runner a fair amount of longitudinal extension. The ones with the use of Light metal as a blade material achievable weight reduction causes here an increase in Natural frequency, so that the critical speed of the rotor is higher.

Axialverdichter werden vorwiegend dann benutzt, wenn man besonders hohe Wirkungsgrade anstrebt. Dieses Ziel setzt genau hergestellte, meist tragflügelähnliche Laufschaufelprofile mit großer Oberflächengüte voraus. Die Herstellung solcher Schaufeln durch spanabhebende Bearbeitung, z. B. durch Kopierfräsen, ist zeitraubend und teuer. Im Genauguß verfahren, beispielsweise Kokillenguß oder Spritzguß, hergestellte Schaufeln hingegen werden beträchtlich billiger, da dabei die Fertigungskosten stark abnehmen; bei Spritzguß kann unter Umständen auf jede Nacharbeit verzichtet werden.Axial compressors are mainly used when the aim is to achieve particularly high levels of efficiency. This goal is set by precisely manufactured, mostly airfoil-like blade profiles with a high surface quality in advance. The manufacture of such blades by machining, e.g. B. by copy milling, is time consuming and expensive. Process in precision casting, for example permanent mold casting or injection molding, produced Blades, however, are considerably cheaper, since the manufacturing costs are greatly reduced; at Injection molding can possibly be dispensed with any rework.

Es hat sich allerdings gezeigt, daß in metallenen Formen gegossene Leichtmetallschaufeln auch bei besten Legierungszusammensetzungen und trotz größter Sorgfalt beim Gießen hinsichtlich ihrer Festigkeit, vor allem bei Dauerbeanspruchung, nicht befriedigen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Festigkeit derartig hergestellter Schaufeln sowohl durch Verbesserung des Kristallgefüges mit geeigneten Abschreckmitteln als auch durch Einbettung geeigneter festigkeitssteigender Armierungen zu erhöhen. Die Erfindung besteht also darin, daß in dem Schaufelfuß einer in metallener Form gegossenen Leichtmetallschaufel ein sich nahezu über dessen gesamte Länge erstreckender Stahlbolzen eingebettet ist, der mit im Schaufelbett eingebetteten Stahlblechen verbunden ist.However, it has been shown that light metal blades cast in metal molds also with best alloy compositions and despite the greatest care in casting with regard to their Strength, especially with long-term stress, is unsatisfactory. The object of the present invention is es, the strength of blades produced in this way both by improving the crystal structure with suitable To increase quenching agents as well as by embedding suitable strength-increasing reinforcements. The invention consists in the fact that a cast in metal form in the blade root Light metal shovel a steel bolt extending almost over its entire length is embedded, which is connected to steel sheets embedded in the blade bed.

Es sei hierzu erwähnt, daß in der Gießereitechnik allgemein sogenannte Kühlnägel bekannt sind, die üblicherweise überall dort in der Gießform angeordnet werden, wo infolge größerer Materialanhäufung mit Block- oder Kristallseigerungen, Lunkern usw. zu rechnen ist. Beim Spritz- oder Druckgießverfahren tritt diese Gefahr aber nicht in dem Maße auf wie Leichtmetallschaufel
für StrömungsmaschinenIt should be mentioned here that so-called cooling nails are generally known in foundry technology, which are usually placed in the casting mold wherever block or crystal segregation, voids, etc. are to be expected as a result of a large accumulation of material. In the injection or die casting process, however, this risk does not occur to the same extent as light metal shovels
for turbo machines

Anmelder:Applicant:

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg A. G., Augsburg 2, Stadtbachstr. 7Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg A. G., Augsburg 2, Stadtbachstr. 7th

Alexander Garve und Dr.-Ing. Max Rothemund,Alexander Garve and Dr.-Ing. Max Rothemund,

Augsburg,
sind als Erfinder genannt wordenAugsburg,
have been named as inventors

etwa beim Sandgießverfahren, da schon die metallene Form eine gewisse Abschreckwirkung hervorruft. Die Erfindung bezweckt somit nicht in erster Linie die Vermeidung von Lunkern, sondern es wird durch sie vornehmlich ein gleichmäßig feines Gefüge im gefährdeten Querschnitt am Übergang vom Schaufelfuß zum Schaufelblatt erzielt.in the sand casting process, for example, as the metal shape itself has a certain deterrent effect. the The aim of the invention is therefore not primarily the avoidance of voids, but it is through them primarily a uniformly fine structure in the endangered cross-section at the transition from the blade root to the Shovel blade achieved.

Es sind ferner auch Einlagen höherer Festigkeit in Gußstücken, sogenannte Metallarmierungen, bekannt, die üblicherweise aber nur zur Aufnahme von Zugkräften dienen.Furthermore, inserts of higher strength in castings, so-called metal reinforcements, are known, which usually only serve to absorb tensile forces.

Es versteht sich von selbst, daß der die Wärme aus dem Schaufelfuß und von den Einlageblechen ableitende Stahlbolzen nach der Erfindung beim Füllen der Form mit Schmelze mit der äußeren Form verbunden sein bzw. aus dieser herausragen muß. Nach dem Erstarren der Schmelze wird dieses aus dem Schaufelfuß herausragende Stück des Stahlbolzens abgeschnitten.It goes without saying that the one dissipating the heat from the blade root and from the insert plates Steel bolts according to the invention are connected to the outer mold when the mold is filled with melt must be or protrude from this. After the melt has solidified, it becomes from the Blade root cut off protruding piece of the steel bolt.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele erläutert. Die Zeichnungen zeigen inTwo exemplary embodiments are explained below. The drawings show in

Fig. 1 eine Laufschaufel für einen Axialverdichter mit zylindrischem Schaufelfuß,1 shows a rotor blade for an axial compressor with a cylindrical blade root,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Schaufel der Fig. 1, Fig. 3 eine Laufschaufel mit schwalbenschwanzförmigem .Schaufelfuß undFIG. 2 shows a section through the blade of FIG. 1, FIG. 3 shows a moving blade with a dovetail shape .Blade root and

Fig. 4 einen Schnitt durch die Schaufel nach Fig. 3.FIG. 4 shows a section through the blade according to FIG. 3.

Die Laufschaufel nach Fig. 1 und 2 besteht aus demThe blade according to FIGS. 1 and 2 consists of the

tragflügelähnlich profilierten, in sich verwundenen Schaufelblatt 1 und dem zylindrischen Schaufelfuß 2, mit dem die Schaufel in einer entsprechend gestalteten, axialen Nut des Läufers gehalten wird. Im Schaufelfuß 2 ist ein zylindrischer Stahlbolzen 3 eingebettet, der mit dem im Schaufelblatt eingebetteten Stahlblech 4 verbunden ist. Im vorliegenden Fall ist der Bolzen 3 mit dem Blech 4 verlötet bzw. verschweißt.airfoil-like profiled, twisted blade 1 and the cylindrical blade root 2, with which the blade is held in a correspondingly designed, axial groove in the rotor. In the blade root 2, a cylindrical steel bolt 3 is embedded, which is connected to the steel sheet embedded in the airfoil 4 is connected. In the present case, the bolt 3 is soldered or welded to the sheet metal 4.

809 598/462809 598/462

Uni eine innige Verbindung zwischen dem Werkstoff der Laufschaufel und der Stahleinlage zu erzielen, kann der Stahlbolzen 3 und das Stahlblech 4 zusätzlich mit Zacken oder Riffelungen, Bohrungen oder Durchbrüchen versehen sein.Uni to achieve an intimate connection between the material of the blade and the steel insert, the steel bolt 3 and the steel sheet 4 can also have serrations or corrugations, bores or Breakthroughs be provided.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 ist in dem Schaufelfuß 2' ebenfalls ein Stahlbolzen 3' eingebettet; die Blecheinlage besteht hier aus zwei nebeneinanderliegenden, dünnen Blechen 6 und 7, die je mit einer Bohrung versehen sind, durch welche der Stahlbolzen 3' hindurchgesteckt ist. Die Verbindung zwischen dem Stahlbolzen 3' und den Blechen 6, 7 ist also formschlüssig. Die reibungsschlüssig nebeneinanderliegenden Bleche 6, 7 weisen ferner umgebogene Lappen 8 auf, welche bis an die Wände der Schaufel reichen und zur Fixierung der Einlage in der Gußform dienen. Beim Ausstanzen dieser Lappen 8 entstehen viereckige Aussparungen in dem Blech, die ebenso wie die Lappen selbst den Formschluß zwischen Gußmaterial und Stahleinlage verbessern.In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, a steel bolt 3 'is also embedded in the blade root 2'; the sheet metal insert here consists of two adjacent, thin sheets 6 and 7, each provided with a hole through which the steel bolt 3 'is inserted. The connection between the steel bolt 3 'and the metal sheets 6, 7 is therefore form-fitting. The plates 6, 7 lying next to one another in a frictional manner also have bent tabs 8 which extend up to the walls of the shovel and serve to fix the insert in the casting mold. When punching out these tabs 8, square cutouts are created in the sheet metal which, like the tabs themselves, improve the form fit between the cast material and the steel insert.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Light metal blade cast in a metal mold for flow machines, especially for axial compressors, characterized in that a nearly Over its entire length extending steel bolt (3, 3 ') is embedded, which is with in the blade (1, 1 ') embedded steel sheets (4, 6) is connected.

2. Light metal shovel according to claim 1, characterized in that the bolt (3) with the Sheet metal (4) is connected to metal by welding or brazing.

3. Light metal shovel according to claim 1, characterized in that the bolt (3 ') with the Quenching plate (6) is positively connected.

4. rotor blade according to claim 1, characterized in that that several metal sheets (6, 7) are arranged frictionally adjacent to one another.

5. Blade according to claim 1 or 3, characterized in that the chill plate (6) Approaches (z. B. lobes 8) are bent out, which extend to the walls of the shovel.

Considered publications:
German patent specifications No. 615 482, 462 865:
Swiss Patent No. 230 323;
French Patent No. 692 517;
Zeerleder, »Technology of aluminum and

his light alloys ”, Leipzig, 1947, p. 205;
Frommer, "Handbook of Injection Molding Technology",

Berlin, 1933, p. 656.

1 sheet of drawings

® 809 598/462 p.