DE1052781B

DE1052781B - Verfahren zur Herstellung von Turbinen- oder Kompressorschaufeln mit Kuehlkanaelen durch Strangpressen

Info

Publication number: DE1052781B
Application number: DEW22080A
Authority: DE
Inventors: Campbell Clouston Horne
Original assignee: Henry Wiggin and Co Ltd
Current assignee: Henry Wiggin and Co Ltd
Priority date: 1956-10-23
Filing date: 1957-10-22
Publication date: 1959-03-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Turbinen- oder Kompressorschaufeln mit Kühlkanälen und Fuß, der mit dem eigentlichen Schaufelblatt ein Stück bildet, insbesondere von Schaufeln, bei denen am Fuß in der Nähe des Überganges zum Schaufelblatt ein kleiner Flansch vorgesehen ist, der als Gasdichtung dient. Zur Kühlung dient bei solchen Schaufeln in der Regel Luft, die durch die längs verlauf enden Kühlkanäle gepreßt wird. ίο

Die Herstellung der Kühlkanäle durch Bohren der Schaufeln ist praktisch nicht möglich. Man verfährt vielmehr in der Weise, daß man Längslöcher in einen Block bohrt und diese Löcher mit einem Füllstoff füllt, dessen Fließeigenschaften denen des Blockmetalls ahn-Hch sind, und der durch Ätzen mit Säure oder andere geeignete Weise wieder entfernt werden kann. Der so vorbereitete Block wird einer ersten Warmverformung unterworfen, bei der die Löcher sich verlängern. Die Warmverformung· besteht in teilweisem Strangpressen durch eine öffnung mit Blattprofil. Derjenige Teil, der nicht durch die Öffnung der Strangpresse getreten ist, bildet die Rohform des Fußes, während der stranggepreßte Teil die Rohform des Schaufelblattes ergibt. Die weitere Umformung dieses Teiles geschieht beispielsweise durch Gesenkschmieden.

Bei Schaufeln, die nach dieser Methode hergestellt wurden, liegen die Eintrittsöffnungen der Kühlkanäle an der Stirnseite des Fußes. Bei manchen Turbinenoder Kompressorschaufeln ist aber gefordert, daß die Eintrittsöffnungen nicht an der Stirnfläche liegen, sondern an einer oder beiden Seitenflächen des Fußes ausmünden. Solche Schaufeln durch teilweise Strangpressen herzustellen, ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.

Eine Lösung dieser Aufgabe besteht nach einem älteren, nicht vorbekannten Vorschlage darin, daß die Löcher im Block quer zur Blockachse vorgesehen werden und daher auch in dem nicht stranggepreßten Blockteil seitlich ausmünden, der alsdann noch spanabhebend zum Fußteil bearbeitet wird. Der in der Mittelzone des Blockes liegende Teil der Löcher gelangt in den stranggepreßten Teil und wird dabei in die Auspreßrichtung umgelenkt, so daß die Löcher innerhalb des Blattes im wesentlichen in dessen Längsrichtung verlaufen. Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß — wie an sich bekannt — von einem Rohblock mit längs gerichteten Löchern ausgegangen wird, die hier nun aber mit Bezug auf mindestens eine Seitenfläche des Fußes außerhalb derselben vorgesehen und beim Erzeugen dieser Seitenfläche durch Zerspannen in der Übergangszone vom ursprünglichen Lochverlauf im Rohblock zum Lochverlauf im stranggepreßten Blatt durchschnitten werden.

Verfahren zur Herstellung

von Turbinen- oder Kompressorschaufeln mit Kühlkanälen durch Strangpressen

Anmelder:

Henry Wiggin & Company Limited,
London

Vertreter: Dr.-Ing. G. Eichenberg

und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,

Düsseldorf, Cecilienallee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 23. Oktober 1956

Campbell Clouston Hörne,

Thornliebank, Glasgow (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

Die Löcher im Block können entweder parallel oder etwas geneigt zur Längsachse des Blockes liegen.

Weitere Einzelheiten gehen aus der nachstehenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung hervor, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Dort zeigt

Fig. 1 eine stirnseitige Ansicht des Blockes,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie H-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch den Aufnehmer einer Strangpresse mit dem in Verformung befindlichen Block,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen in der Presse nach Fig. 3 hergestellten Formling,

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 einen nach der Fig. 5 entsprechenden Schnitt nach dem Schmieden des Formlings,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch das Fußende der Schaufel nach Bearbeitung des Fußes,

Fig. 8 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht durch einen abweichend gestalteten Block,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Formlings, der aus dem Block nach Fig. 8 stranggepreßt ist und

Fig. 10 einen Schnitt nach Linie X-X in Fig. 9.

Bei dem in Fig. 1 bis 7 veranschaulichten Verfahren bildet ein quaderförmiger Block 1 aus einer Nickel-Chrom- oder Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung hoher Kriechfestigkeit den Ausgangskörper. In diesen Block

sag 769/165

Claims

werden fünf Sacklöcher 2 gebohrt, und zwar drei auf der einen und zwei auf der anderen Seite der Mittelebene 3. Diese Löcher werden dann mit einem Füllstoff gefüllt, beispielsweise einer Eisen-Mangan-Titan-Legierung.

Der so vorbereitete Block wird in den Aufnehmer 14 einer Strangpresse gesetzt und durch die Öffnung 18 einer Matrize 15, die durch Schultern 16 gehalten ist, hindurchgepreßt. Die Matrize 15 ist spielfrei in den Aufnehmer eingepaßt und hat geneigte Flächen 17, die sich bis an die Öffnung 18 erstrecken.

Der Preßvorgang wird abgebrochen, wenn sich noch ein Teil des Blockes im Aufnehmer 14 befindet, so daß ein nur teilweise stranggepreßter Formling gemäß Fig. 4 entsteht. Die Querschnittform des ausgepreßten Teiles 4 hängt von der Form der Öffnung 18 ab und hat die aus Fig. 5 ersichtliche Gestalt. Aus diesem Teil wird in einem der nächsten Verfahrensschritte das fertige Schaufelblatt hergestellt. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die ursprünglich kreisrunden Löcher durch das Strangpressen Linsenquerschnitt erhalten haben.

Der Fuß der Schaufel wird aus dem nicht der Strangpressung unterworfenen Teil 5 des Formlings gebildet. In diesem Teil liegen die Löcher unverändert in ihrer ursprünglichen Lage, also im Abstand W₁ zwischen den beiden Lochreihen. Dieser Abstand ist wesentlich größer als der Abstand W₂ zwischen den beiden Lochreihen im Bereich des Teiles 4. Infolgedessen erhalten die Löcher eine beträchtliche Neigung zur mittleren Längsebene im Bereich zwischen ihren Mündungen und dem Schaufelblatt. Sie folgen dabei dem Materialfluß in dem stranggepreßten Block, wie bei 6 erkennbar ist. Die Neigung der Löcher ist in starkem Maße durch die Neigung β der schrägen Flächen 17 der Matrize 15 bestimmt.

Die einander gegenüberliegenden Seiten des Teiles 5 werden hierauf so verformt, daß sie die durch die gestrichelten Linien 20 in Fig. 5 angegebene Gestalt einnehmen. Sodann wird das Schaufelblatt auf eine Gestalt gebracht, bei der jede Querschnittsfläche über die ganze Länge die endgültige Form hat. Dies kann durch Spanabheben geschehen. Dann ändert sich dabei die Länge des Teiles 4 nicht mehr. Die Formgebung kann aber auch durch Formwalzen geschehen, wobei sich die Länge des Teiles 4 ändert. Hat Teil 4 die verlangte Ouerschnittsfläche in jedem Querschnitt seiner Länge erhalten, so wird er zwischen Gesenken ohne Änderung seiner Länge geschmiedet. Mit dem Schmieden erhält Teil 4 die endgültige Schaufelform mit den vorgeschriebenen Krümmungen und Wölbungen und gegebenenfalls mit Verjüngung. Das Ergebnis ist im Querschnitt in Fig. 6 dargestellt. Zweck der Vorformung der Seiten des Teiles 5 auf die bei 20 angegebene Gestalt ist, ein Reißen des Werkstoffes vor allem dort zu verhindern, wo die Teile 4 und 5 ineinander übergehen, wenn der Formling im Gesenk geschmiedet wird; denn dieser Operation wird sowohl der eigentliche Schaufelteil als auch der Fuß unterworfen.

Der Teil 5 des stranggepreßten und geschmiedeten Formlings wird nun zur Herstellung eines Tannenzapfenfußes 8 und eines Flansches 9 gemäß Fig. 7 spanabhebend bearbeitet. Die gestrichelten Linien zeigen, welches Material dabei entfernt wird. Die bearbeiteten Seitenflächen schneiden die geneigten Teile 6 der Löcher, so daß ihre Ausmündungen 10 an der Seite des Fußes liegen. Nahe den Ausmündungen haben die Löcher eine etwas größere Weite als im Bereich innerhalb des eigentlichen Schaufelteiles. Das ist in Hinblick auf die Luftzuführung von Vorteil.

Der massive Kopfteil des Schaufelblattes 4 kann zur Herstellung eines Kopfes oder Deckbandes angestaucht werden.

Es ist natürlich nötig, die Enden der Löcher 2 an der Schaufelspitze oder in einem angestauchten Kopf oder Deckband freizulegen. Dies kann durch Bohren kurzer Löcher geschehen,- die die gefüllten Löcher schneiden. Statt dessen kann aber auch das massive Ende abgeschnitten werden, um äußere Mündungen für die Löcher zu schaffen, wenn kein Deckband oder Kopf geformt wird.

Den letzten Schritt des Verfahrens bildet die Entfernung des Füllstoffes durch Auflösen in Säure.

Das Verfahren kann in entsprechender Weise zur Herstellung einer einzigen Reihe nebeneinanderliegender Kühlkanäle innerhalb des Flügelprofils der Schaufel angewendet werden. Man bohrt dann gemäß Fig. 8 Löcherll nur auf der einen Seite der Mittelebene 3 des Blockes und erzeugt aus dem Block durch Strangpressen einen Formling, wie ihn Fig. 9 mit vollen Linien zeigt. Die weiteren Verfahrensschritte sind die gleichen wie beim Verfahren nach Fig. 1 bis 7. Schließlich erhält die Schaufel einen Flansch 12 und einen Tannenzapfenfuß 13 mit nur an einer Seitenfläche aus mündenden Kühlkanälen gemäß den gestrichelten Linien in Fig. 9.

Die Abmessungen und Formen, die das Preßwerkzeug am besten erhält, damit die Ausmündungen der Kühlkanäle am fertigen Fuß in dem jeweils verlangten Abstand vom Fußende liegen, lassen sich empirisch ermitteln.

PATENTANSPRUCH:

Verfahren zur Herstellung von Turbinen- oder Kompressorschaufeln mit seitlich aus dem Schaufelfuß ausmündenden Kühlkanälen durch Strangpressen des Längsteiles eines Rohblockes mit Löchern, die einen mit dem S chaufel werkstoff fließenden, nachträglich entfernbaren Füllstoff enthalten, zum Schaufelblatt und Bearbeiten des nicht ausgepreßten Blockteils zum Schaufelfuß, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Rohblock (1) mit Längslöchern (2 bzw. 11) ausgegangen wird, die mit Bezug auf mindestens eine Seitenfläche des Fußes (8 bzw. 13) außerhalb derselben verlaufen und beim Erzeugen dieser Seitenfläche durch Zerspanen in der Übergangszone (6) vom ursprünglichen Lochverlauf im Rohblock zum Lochverlauf im stranggepreßten Blatt durchschnitten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 809 769/165 3.59