DE1051615B

DE1051615B - Einrichtung zum Herstellen von Turbinen- oder Verdichterschaufeln

Info

Publication number: DE1051615B
Application number: DEP10083A
Authority: DE
Inventors: John Owen Mayer; William Stephen Hollis
Original assignee: Power Jets Research and Development Ltd
Current assignee: Power Jets Research and Development Ltd
Priority date: 1952-07-11
Filing date: 1953-07-10
Publication date: 1959-02-26
Also published as: CH319306A; FR1083734A; DE1051615C2

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Herstellen von Turbinen- oder Verdichterschaufeln mit angeformten verdickten Schaufelwurzeln aus einem Schaufelmetallstrang mit einem für das Auswalzen bis zum gewünschten stromlinienförmigen Schaufelquerschnitt vorgeformten Querschnitt.

Es ist bekannt, Metallstreifen mit "Verdickungen zu versehen oder zu stauchen bzw. aufzubauchen, Dieses wird aber durch diskontinuierliche Arbeitsgänge vorgenommen, so daß jeweils nur eine einzelne Schaufel hergestellt werden kann. Weiterhin ist es bekannt, einen Metallstreifen durch einen Stauchvorgang mit einer Vielzahl von mit Abstand hintereinanderliegenden Verdickungen oder Verbreiterungen zu versehen. Bei diesem Verfahren wird aber der Streifen bzw. Strang nicht kontinuierlich, sondern schrittweise bewegt, so daß die bekannte Einrichtung nicht unmittelbar hinter Strang-Walzvorrichtungen oder -pressen zum Herstellen des Stranges Verwendung finden kann.

Bei einem weiteren bekannten Bearbeitungsverfahren für Metallstränge werden zwar kontinuierlich bewegte, aus einer Strangpresse austretende Stränge bearbeitet, jedoch erfolgt die Herstellung von Verdickungen an diesen kontinuierlich bewegten Strängen nicht durch Anstauchen, sondern durch Ausbauchen.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung, vermittels welcher Schaufeln mit einem durch einen Stauchprozeß erzeugten idealen Korn-Fließ-Gefüge über Schaufeln und S chaufel wurzeln hinweg fortlaufend kontinuierlich hergestellt werden können. Dies wird gemäß der Erfindung in erster Linie dadurch erreicht, daß eine Antriebsvorrichtung für eine ständige Längsbewegung des Stranges und eine Staucheinrichtung zum Vorformen der Schaufelwurzeln durch Anstauchen einer Reihe von in gleichmäßigen Längsabständen angeordneten Verdickungen bzw. Verbreiterungen am laufenden Strang vorgesehen sind, denen eine den vorgestauchten Strang in bekannter Weise zu einer Kette von Schaufeln umformende Walzvorrichtung angeschlossen ist.

Unter »ständige Längsbewegung« des Stranges soll dabei verstanden werden, daß der Strang entweder

a) mit regelmäßiger Eintrittsgeschwindigkeit und unregelmäßiger Austrittsgeschwindigkeit relativ zur Bearbeitungseinrichtung oder

b) mit unregelmäßiger Eintrittsgeschwindigkeit und regelmäßiger Austrittsgeschwindigkeit bewegt werden kann.

In Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens kann die Staucheinrichtung eine Heizvorrichtung für einen begrenzten Strangabschnitt, eine Greifvorrichtung, die den laufenden Strang unmittelbar vor dem

Einrichtung zum Herstellen
von Turbinen- oder Verdichterschaufeln

Anmelder:
Power Jets (Research & Development)
Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing, Ε. Schubert, Patentanwalt,
Siegen (Westf.), Oranienstr. 14

Beanspxuciite Priorität: Großbritannien vom 11. Juli 1952 und 4 Juni 1953

William Stephen Hollis, Banstead, Surrey,
und John Owen Mayer, Welt Drayton, Middlesex
(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

erhitzten Abschnitt mitlaufend ergreift, und eine Klemmvorrichtung aufweisen, die den Strang unmittelbar hinter dem erhitzten Abschnitt einklemmt und sich mit dem Strang vorwärts bewegen, aber geöffnet zurückkehren kann, wobei ein Antrieb für den Vorschub und den Rücklauf der Klemmvorrichtung vorgesehen werden kann und die Vorschubgeschwindigkeit der Klemmvorrichtung größer als die der Stranggeschwindigkeit entsprechende der mitlaufenden Greifvorrichtung ist.

Gemäß der Erfindung können dabei als Greifvorrichtung ein Paar ausgesparter Walzen vorgesehen werden, durch die der Strang hindurchgeht. Einem anderen Merkmal der Erfindung zufolge kann die Staucheinrichtung eine Heizvorrichtung für einen begrenzten Strangabschnitt und zwei Klemmvorrichtungen aufweisen, welche den laufenden Strang vor und hinter dem erhitzten Abschnitt einklemmen, sich mit dem Strang vorwärts bewegen und geöffnet zurückkehren können, wobei Antriebe für den Vorschub und den Rücklauf der Klemmvorrichtungen vorgesehen werden können und die Vorschubgeschwindigkeit der vor dem erhitzten Abschnitt angreifenden Klemmvorrichtung geringer als die etwa der ständigen Stranggeschwindigkeit entsprechende der hinter dem erhitzten Abschnitt angreifenden Klemmvorrichtung ist.

Schließlich ist es gemäß der Erfindung noch vorteilhaft, wenn die Antriebe je eine Kurbelkröpfung aufweisen, die vermittels einer Stange mit einer der

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Klemmvorrichtungen verbunden werden kann, wobei der Kurbelhub, der auf die nachlaufende Klemmvorrichtung arbeitenden Kurbel größer als derjenige der auf die vorlaufende Klemmvorrichtung arbeitenden Kurbel gewählt werden kann und die Kurbeln mit gleicher Winkelgeschwindigkeit angetrieben werden können.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben werden, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Einrichtung für das Stauchen eines Metallstreifens zwecks Herstellung der Verbreiterungen bzw. Verdickungen,

Fig. 2 eine Alternativausführungsform einer Einrichtung für das Stauchen des Metallstreifens.

Die für die Herstellung der Verbreiterungen dienenden Klemm- ui'd Staucheinrichtungen 5 und 6 (Fig. 1), die mit Abstand voneinander vorgesehen sind, können schraubstockförmig ausgebildet werden, so daß sie den Streifen 1 fest greifen, und zwar mittels der Blöcke oder Klauen 7 und 8, die über hydraulische Stempel und Zylinder 9, 10 betätigt werden. Die Klemm- und Staucheinrichtungen 5 und 6 werden bei festgeklemmtem Schaufelmetallstrang 1 aufeinander zu bewegt, um dadurch den zwischen ihnen befindlichen Strang zu verbreitern bzw. zu stauchen, während dieser angewärmt ist. Das Anwärmen erfolgt in bekannter Weise dadurch, daß ein elektrischer Strom von einem Transformator 13 her über die Adern 14 und 14 a und von dort durch das Teilstück des Schaufelmetallstranges 1 zwischen den beiden Schraubstockblöcken hindurchgeschickt wird, wobei letztere als Stromzuleitungselektroden dienen. Die Schraubstockblöcke 7 und 8 sind gegenüber dem übrigen Teil der Klemmvorrichtung 5 und 6 mit Isolatoren 11 und 12 versehen. Die Antriebsvorrichtung zum Bewegen der Stauchvorrichtuiigen gibt dem Strom genügend Zeit, um den Schaufelmetallstrang 1 zu erwärmen, bevor das Stauchen beginnt. Eine Hochfrequenzinduktionserwärmung kann alternativ, wie im nachstehenden beschrieben, zur Anwendung kommen. Nach dem Stauchen des Stranges 1 lösen die Stauchvorrichtungsblöcke 7 und 8 ihren Griff und werden über die Stempel 9 und 10 voneinander getrennt; der Strang 1 bewegt sich dann um die entsprechende Länge relativ zu den Stauchvorrichtungen 5 und 6 weiter, bevor diese wiederum den Strang 1 greifen und den Arbeitsgang zwecks Formung der nächsten Verbreiterung 2 wiederholen.

Die Herstellung der Verbreiterungen 2 kann auch , durch eine schrittweise Bewegung des Strangs 1 zwischen jedem Stauchvorgang erfolgen. Um jedoch eine fortlaufende Bewegung beizubehalten, derart, daß sich der Strang 1 kontinuierlich in Aufeinanderfolge durch die Klemm- und Staucheinrichtungen 5 und 6 bewegt, > werden die Staucheinrichtungen 5 und 6 von Grundplatten 15 und 16 gehalten, die sich zusammen mit dem Strang 1 bewegen, während die Greif vorrichtungen 5 und 6 sich in der Greif stellung befinden und die nach der Freigabe durch die Greifvorrichtung 5 und 6 ι sich in ihre Anfangsstellungen zurückbewegen, in der dann die Greifvorrichtungen 5 und 6 den Strang 1 erneut ergreifen können. Beide Grundplatten sitzen gleitbar auf den Führungen 17, die von der ortsfesten Halterung 18 gehalten werden. Diese Halterung 18 < trägt außerdem Lager 19 für eine Kurbelwelle 20, die über ein Getriebe 21 angetrieben wird und kurze Kurbelkröpfungen 22 und lange Kurbelkröpfungen 23 aufweist. Jedes Paar von Kurbelkröpfungen 22 ist über eine Kurbelstange 24 mit der Grundplatte 15 \

verbunden, wobei der Stift 26 an jeder Kurbelstange 24 in einem Langloch 15 a im gabelförmigen Teil 15 b der Grundplatte 15 sitzt. In gleicher Weise ist jedes Paar der langen Kurbelkröpfungen 23 über eine Kurbelstange 25 mit der Grundplatte 16 verbunden, wobei der Stift 27 an der Stange 25 in einem Schlitz 16 a im gabelförmigen Teilstück 16 b der Grundplatte 16 sitzt. Der Schlitz 16a ist länger als das Langloch 15 a. Der Unterschied zwischen den Hüben der Kurbelkröpfungen 22 und 23 ist gleich dem Größtabstand zwischen den Klemmvorrichtungen 5 und 6, wenn diese voneinander entfernt sind, wie dieses in der Zeichnung dargestellt ist.

Wenn die Kurbelkröpfungen sich um 180° aus der gezeigten Stellung herausbewegt haben, dann sind die Stauch- oder Klemmvorrichtungen 5 und 6 dicht beieinander. Um Raum frei zu lassen, in welchem die Verbreiterung 2 angestaucht bzw. angeformt werden kann, können die Klemmblöcke 7 und 8 ausgespart werden, wie dies beim Klemmblock 8 durch die Aussparungen 8 a und 8 b angedeutet ist. Der Klemmblock 7 kann in gleicher Weise ausgebildet werden.

Wenn der Strang 1 mit einer bestimmten linearen Geschwindigkeit bewegt wird und wenn die Kurbel-Icröpfungen 22 und 23 sich in der Stellung kurz hinter der in Fig. 1 gezeigten Totpunktstellung befinden, dann werden die beiden Klemmvorrichtungen 5, 6 geschlossen. Die Klemmblöcke 7 und 8 greifen den Strang 1 und schließen dadurch den elektrischen Stromkreis vom Transformator 13 her, so daß ein Heizstrom durch den zwischen den Blöcken 7 und 8 befindlichen Teil des Stranges 1 hindurchfließt.

Jede der Klemm- bzw. Stauchvorrichtungen bewegt sich dann mit der Geschwindigkeit des Streifen- bzw. Strangabschnittes, den sie umgreift, so daß der gestauchte Teil des Streifens mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt und sich der in die Stauchvorrichtung eintretende Streifen mit einer ungleichmäßigen, von der Position der Kurbelkröpfungen bestimmten Geschwindigkeit bewegt.

Die kurzen Kurbelkröpfungen 22 sind so bemessen und werden mit einer solchen Geschwindigkeit angetrieben, daß während eines Zwischenwinkels der Vorschubbewegung, während dessen das Stauchen vorgenommen wird, die Geschwindigkeit, mit welcher die Grundplatte 15 durch die Kurbelkröpfungen 22 angetrieben wird, zu keiner Zeit nennenswert verschieden von der Stranggeschwindigkeit ist. Durch die Anfangsbewegung der S tauch vorrichtungen 5 und 6 wird etwas Spiel der Stifte 26 und 27 in den Schlitzen 15 a und 16 a ausgeglichen. Wenn die Geschwindigkeit des Stiftes 27, die über die langen Kurbelkröpfungen 23 angetrieben wird, über die Stranggeschwindigkeit hinauszuwachen beginnt, dann bewegt sich der Stift 27 entlang dem Schlitz 16a, bis er das Ende desselben erreicht, um daraufhin die Grundplatte 16 anzutreiben. Während dieses Zeitintervalls nach der Schließbewegung der Blöcke 7 und 8, das durch die Länge des Schlitzes 16 a bestimmt wird, wird der sich bewegende Strang 1 lediglich erhitzt. Nun bewegt sich die Grundplatte 16 schneller als der Strang 1 und die Grundplatte 15, und die beiden Stauchvorrichtungen 5 und 6, die sich einander nähern, stauchen den örtlich erwärmten Strang. Bevor die Kurbelkröpfungen ihre äußere Totpunktlage erreichen, werden die Stauchvorrichtungen 5 und 6 freigegeben, wobei der Klemmblock 7 sich genügend öffnet, um die durch den Stauchvorgang gebildete Verbreiterung passieren zu lassen. Der Strang ist daher in der Lage, seine Vor-To Schubbewegung fortzusetzen, während die Stauchvor-

Claims

richtungen 5 und 6 jetzt frei sind, um bei der nächsten 180°-Bewegung der Kurbelkröpfung in ihre Anfangsstellung zurückkehren zu können. Bei einer Abwandlung der Anordnung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, wird das Stauchen dadurch vorgenommen, daß der Strang 1 durch Rollen 30 und 31 hindurchgeschickt wird, welche den Strang entlang seiner Breitenabmessung zahnförmig verformen, während er die Aussparungen 30 b und 31 b passiert. Diese Verformung erfolgt in regelmäßigen Abständen an denjenigen Stellen, wo später die Spitze einer Schaufel vom Wurzelstück der nächsten in der Reihe getrennt wird. Die Verformungsrollen 30 und 31 weisen je ein scharf geformtes Schulterstück 30« und 31a auf, das in Querrichtung zu dem ankommenden Strang gerichtet und am Anfang einer jeden Aussparung 30 b und 31 b vorgesehen ist, um als Anschlag für das Stauchen des Stranges 1 zu dienen. Unmittelbar nachdem die Verformung am Strang vorgenommen worden ist, greift eine Klemmvorrichtung 33, die durch den hydraulischen Stempel 34 geschlossen wird und die eine schnelle Hin- und Herbewegung über den sich synchron zu den Rollen 30 und 31 bewegenden hydraulischen Stempel 35 erfährt, den Strang 1 ein kurzes Stück vor seiner Eingangsstelle bzw. Einlaufstelle nach den Rollen und bewegt sich entlang den Führungen 36, um dadurch den Strang in Richtung auf die Schulterstücke 30 a und 31a zusammenzudrücken, wodurch dieser zwecks Bildung einer Verbreiterung 2 gestaucht wird. Das Erwärmen des Stranges erfolgt elektrisch, und zwar entweder dadurch, daß zwischen als Elektroden dienenden Klemmvorrichtungen und den Rollen ein elektrischer Strom durch den Strang hindurchgeschickt wird, oder aber, wie gezeigt, vermittels Hochfrequenzinduktionserwärmung durch das Gerät 39, daß über den Transformator 40 gespeist und über den Schalter 45 angeschaltet wird. Nachdem der Stauchvorgang durchgeführt worden ist, wird der Griff von der Klemmvorrichtung her durch einen Stempel 34 gelöst, und der Stempel 35 bewegt die Klemmvorrichtung in Rückwärtsrichtung, um sie für den nächsten Arbeitsgang bereitzustellen. Jede Schaufel bewegt sich, mit dem Wurzelstück zuerst, durch die Walzenvorrichtung, wobei durch die Klemm- bzw. Stauchvorrichtung der große Krümmungshalbmesser zwischen Wurzelstück und Schaufel erzeugt wird. Die Führungen 36 werden von einem Halter 37 gehalten. Die Rollen werden über ein Getriebe 38 angetrieben. Wieder wird, da der gestauchte Teil des Stranges sich am günstigsten mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, der in die Stauchvorrichtung eintretende Streifen sich mit ungleichmäßiger, durch die Position der Klemmvorrichtung 33 bestimmter Geschwindigkeit bewegen. Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Herstellen von Turbinenoder Verdichterschaufeln mit angeformten verdickten Schaufelwurzeln aus einem Schaufelmetallstrang mit einem für das Auswalzen bis zum gewünschten stromlinienförmigen Schaufelquerschnitt vorgeformten Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung für

eine ständige Längsbewegung des Stranges und eine Staucheinrichtung zum Vorformen der Schaufelwurzeln durch Anstauchen einer Reihe von in gleichen Längsabständen angeordneten Verdickungen bzw. Verbreiterungen am laufenden Strang vorgesehen sind, denen eine den vorgestauchten Strang in bekannter Weise zu einer Kette von Schaufeln umformende Walzvorrichtung angeschlossen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Staucheinrichtung eine Heizvorrichtung (39) für einen begrenzten Strangabschnitt, eine Greifvorrichtung (z. B. 30, 31), die den laufenden Strang (1) unmittelbar vor dem erhitzten Abschnitt mitlaufend ergreift, und eine Klemmvorrichtung (33) aufweist, die den Strang (1) unmittelbar hinter dem erhitzten Abschnitt einklemmt und sich mit dem Strang (1) vorwärts bewegt, aber geöffnet zurückkehrt, wobei ein Antrieb für den Vorschub und den Rücklauf der Klemmvorrichtung (33) vorgesehen ist und die Vorschubgeschwindigkeit der Klemmvorrichtung (33) eine größere als die der Stranggeschwindigkeit entsprechende der mitlaufenden Greifvorrichtung ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Greifvorrichtung ein Paar ausgesparter Walzen (30, 31) vorgesehen ist, durch die der Strang hindurchgeht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Staucheinrichtung eine Heizvorrichtung (z. B. 14, 14 a) für einen begrenzten Strangabschnitt und zwei Klemmvorrichtungen (15 und 16) aufweist, welche den laufenden Strang (1) vor und hinter dem erhitzten Abschnitt einklemmen, sich mit dem Strang (1) vorwärts bewegen und geöffnet zurückkehren, wobei Antriebe (22, 24 und 23, 25) für den Vorschub und den Rücklauf der Klemmvorrichtungen (16 und 15) vorgesehen sind und die A^orschubgeschwindigkeit der vor dem erhitzten Abschnitt angreifenden Klemmvorrichtung (15) eine geringere ist als die der ständigen Stranggeschwindigkeit entsprechende der hinter dem erhitzten Abschnitt angreifenden Klemmvorrichtung (16).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe je eine Kurbelkröpfung (22 bzw. 23) aufweisen, die vermittels einer Stange (24 bzw. 25) mit einer der Klemmvorrichtungen (15 bzw. 16) verbunden ist, wobei der Kurbelhub der auf die nachlaufende Klemmvorrichtung (16) arbeitenden Kurbel (23) größer als derjenige der auf die vorlaufende Klemmvorrichtung arbeitenden Kurbel (22) ist und die Kurbeln (22, 23) mit gleicher Winkelgeschwindigkeit angetrieben sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 751 577;
französische Patentschrift Nr. 470 656;
britische Patentschriften Nr. 643 292, 569 514,
142;

TJSA.-Patentschrift Nr. 2 283 416;

»Flight« vom 6. Juni 1952, S. 686;

»Iron Age« vom 13. März 1952, S. 100 bis 102.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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