DE1060224B - Process for the production of internally cooled metal blades for turbines and compressors - Google Patents

Process for the production of internally cooled metal blades for turbines and compressors

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Publication number
DE1060224B
DE1060224B DEW19951A DEW0019951A DE1060224B DE 1060224 B DE1060224 B DE 1060224B DE W19951 A DEW19951 A DE W19951A DE W0019951 A DEW0019951 A DE W0019951A DE 1060224 B DE1060224 B DE 1060224B
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DE
Germany
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molding
foot
holes
shape
filler
Prior art date
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Pending
Application number
DEW19951A
Other languages
German (de)
Inventor
Alexander Barbour Graham
Philip George Turner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henry Wiggin and Co Ltd
Original Assignee
Henry Wiggin and Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K3/00Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like
    • B21K3/04Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like blades, e.g. for turbines; Upsetting of blade roots

Description

Es ist bekannt, innengekühlte Metallschaufeln für Turbinen und Kompressoren in der Weise herzustellen, daß man von einem Formling ausgeht, der mit gemäß der Lage der Kühlkanäle angeordneten, einen verformbaren und später entfernbaren Füllstoff ent- 5., haltenden Längsbohrungen versehen ist, und diesen Formling durch Strangpressen zum Schaufelblatt formt, dabei jedoch einen Preßrest bestehen läßt, aus dem alsdann der Schaufelfuß herausgearbeitet wird. Bei diesem Verfahren ist man in der Wahl der Weite der Kühlkanäle durch Form und Abmessungen des Schaufelfußes gebunden. Dient das Verfahren z. B. zur Herstellung von Schaufeln, deren. Schaufelfluß eine verhältnismäßig schmale Hinterseite hat,· wie es für den bekannten Tannenzapfenfuß zutrifft, und sollen die Kanäle an der.Hinterseite münden, dann muß der Durchmesser der Kanäle kleiner sein als die Breite der dort verfügbaren Fläche. Man kann dann den Durchmesser der Kühlkanäle oft nicht so groß machen, wie es der Querschnitt des Fußes am Schaufelblatt erlauben würde, und gelangt zu einer schlecht gekühlten Schaufel; denn mit abnehmendem Durchmesser sinkt die Kühlfläche, während zugleich die Wandstärke zwischen Kühlfläche und Außenfläche und der Strömungswiderstand für die Kühlluft zunehmen. It is known to produce internally cooled metal blades for turbines and compressors in such a way that that one starts from a molding, which is arranged according to the position of the cooling channels, one deformable and later removable filler containing 5., holding longitudinal bores is provided, and these Shaped molding by extrusion to the blade, but leaves a pressed residue from which then the blade root is carved out. With this method you have the choice of the width of the cooling channels bound by the shape and dimensions of the blade root. If the method z. B. for the production of blades, their. Vane flow has a relatively narrow rear, · like it applies to the well-known pine cone foot, and the channels should open on der.Hinterseite, then must the diameter of the channels must be smaller than the width of the area available there. Then you can the diameter of the cooling channels often do not make as large as the cross-section of the root on the blade would allow, and arrives at a poorly cooled shovel; because with decreasing diameter the cooling surface decreases, while at the same time the wall thickness between the cooling surface and the outer surface and the flow resistance for the cooling air increases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so umzugestalten, daß man von der Bindung des Durchmessers der Kühlkanäle an Form und Abmessungen des. Fußes freikommt. Gemäß der Erfindung werden die Längsbohrungen in den Formling nur so tief gebohrt, daß sie noch innerhalb des späteren Schaufelfußes enden, und sie werden nach dem Strangpressen entweder durch mindestens eine Querbohrung mit einer seitlichen Schaufelfußfläche oder durch Längsbohrungen der hinteren Schaufelfußfläche verbunden. Bei diesem Verfahren kann man den Durchmesser ' -r Kühlkanäle im Blatt unbeschränkt so wählen, wi' ~ s für die Kühlung am günstigsten ist. Lediglich bei ler Bemessung der Querbohrung oder der Längsbohrungen im Schaufelfuß ist man an dessen Abmessungen und Form gebunden. Diese Bohrungen sind jedoch kurz und wirken überdies an der Kühlung praktisch nicht mit. Die beim Strangpressen unvermeidliche Verlagerung der Bohrungen, die deren Lage unbestimmt macht, wird dadurch unschädlich, daß die Längsbohrungen innerhalb des späteren Schaufelfußes enden. Damit sind die inneren Enden dieser Bohrungen der Einwirkung des Strangpressens entzogen, und es besteht keine Ungewißheit über ihre Lage, so daß die später im Fuß hergestellten Bohrungen mit Sicherheit auf die Kanäle treffen. ..The invention has for its object to redesign the known method so that one of the Binding of the diameter of the cooling channels to the shape and dimensions of the foot is released. According to the Invention, the longitudinal holes in the molding are only drilled so deep that they are still within the Later blade root end, and they are after extrusion either by at least one Cross hole with a lateral blade root surface or through longitudinal holes in the rear blade root surface tied together. With this method, the diameter of the cooling channels in the sheet can be unlimited choose what is most favorable for cooling. Only when dimensioning the cross hole or the longitudinal bores in the blade root one is bound to its dimensions and shape. These holes however, they are short and, moreover, have practically no effect on cooling. The one in extrusion unavoidable displacement of the bores, which makes their position indeterminate, is thereby rendered harmless, that the longitudinal bores end within the later blade root. That’s the inner ends of these bores removed from the action of extrusion and there is no uncertainty about theirs Position, so that the holes made later in the foot with certainty hit the channels. ..

Es ist bekannt, bei der Herstellung von Ventilen für Brennkraftmaschinen mit Kupferseele ein Sack-It is known, in the manufacture of valves for internal combustion engines with a copper core, a bag

COPY BAD Verfahren zur HerstellungCOPY BAD method of manufacture

von innengekühlten Metallschaufeln für-Turbinen und Kompressorenof internally cooled metal blades for turbines and compressors

. Anmelder:. Applicant:

Henry Wiggin & Company Limited, LondonHenry Wiggin & Company Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. G. Eichenberg, Patentanwalt, Düsseldorf, Cecilienallee 76Representative: Dr.-Ing. G. Eichenberg, patent attorney, Düsseldorf, Cecilienallee 76

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 26. Oktober 1955 und 24. September 1Claimed priority: Great Britain October 26, 1955 and September 24, 1

Alexander Barbour Graham, Thornliebank, Glasgo und Philip George Turner, Inkberrow, WorcestersrAlexander Barbour Graham, Thornliebank, Glasgo and Philip George Turner, Inkberrow, Worcestersr

(Großbritannien), sind als Erfinder genannt worden(Great Britain) have been named as inventors

loch in einen Formling zu bohren, in dieses L< einen Kupferkern zu legen und das Ganze dann 1 Strangpressung zu unterwerfen, wobei der spät Ventilteller als Preßrest zurückbleibt. Bei dies Verfahren ergibt sich die Anwendung eines Sackioc! unmittelbar aus der Tatsache, daß die Kupferseele den Körper des Ventils vollständig eingeschlos: werden soll. Demgegenüber liegt es bei Schaufeln 1 Kühlkanälen gerade umgekehrt, weil die Kanäle d vom einen zum anderen Ende durchlaufen soll Überdies steht den beiden weiteren Schritten < Verfahrens nach der Erfindung, nämlich der ] Streckung der in den Formling gebohrten Löcher in den späteren Schaufelfuß und der Herstellung \ Bohrungen im Schaufelfuß nach dem Straugpress bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung ν Ventilen nichts Vergleichbares gegenüber.To drill a hole in a molding, to put a copper core in this L <and then to subject the whole thing to 1 extrusion, whereby the valve disk remains as a pressed residue. This procedure results in the use of a Sackioc! directly from the fact that the copper core is supposed to be completely enclosed around the body of the valve. On the other hand, it is the other way around with blades 1 cooling channels, because the channels d should pass from one end to the other. Furthermore, there are two further steps, namely the stretching of the holes drilled in the molding in the later blade root and production \ Boreholes in the blade root after the Straugpress in the known method of manufacturing ν valves nothing comparable.

Das Verfahren nach der Erfindung kann dadui zweckmäßig ausgestaltet werden, daß die Entfernu des Füllstoffes, die insbesondere durch Säurebehai lung geschieht, nach der Herstellung der Querbt rung oder der Längsbohrungen vorgenommen wi Diese Maßnahme dient der Beschleunigung, weil 1 auflösende Säure auch durch die Bohrung oder B( rungen im Schaufelfuß eindringen und mithin τ zwei Seiten her angreifen kann.The method according to the invention can be designed expediently that the removal of the filler, which happens in particular by Säurebehai treatment, after the production of the Querbt tion or the longitudinal bores carried out wi This measure is used to accelerate, because 1 Dissolving acid can also penetrate through the bore or B (stanchions in the blade root and thus τ can attack two sides.

ORIGINAL . 909i5S ORIGINAL. 909i5S

Claims (2)

Das Verfahren nach der Erfindung ist nachstehend ti Hand des gezeichneten Ausführungsbeispieles im inzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen das Ausgangswerkstück des Verfah- :ns bildenden Formling, Fig. 2 den gleichen. Formling nach dem Strangpres- :n, Fig. 3 den auf Tannenzapfenform gebrachten Fuß er Schaufel nach Fig. 2 und Fig. 4 einen Schaufelfuß etwas abgewandelter Art. Der in Fig. 1 gezeichnete Formling ist ein Quader 1, essen Querschnitt so gewählt ist, daß er mit dem luerschnitt des Fußes der herzustellenden Schaufel bereinstimmt, abgesehen von der letzten Bearbeimg, durch die der Fuß seine genaue Gestalt erhält, n diesen Formling werden vier Sacklöcher 2 so tief ebohrt, daß sie sich bis in denjenigen Bereich des 'ormlings erstrecken, der später den Fuß bildet und nterhalb der gestrichelten Linie 3 liegt. Die Löcher 2 'erden dann mit einem Füllstoff gefüllt. Der Formling wird hierauf in den Aufnehmer einer trangpresse gesetzt, der in seiner Form dem Quer- :hnitt des Formlings genau angepaßt ist, während ie Öffnung der Matrize, durch die der Formling gereßt wird, in seinem Querschnitt im wesentlichen mit emjenigen des Schaufelblattes übereinstimmt. Der 'ormling wird durch diese Matrize nur über einen 'eil seiner Länge gepreßt, und zwar wird das Pressen ι dem Augenblick unterbrochen, in dem noch so viel laterial sich innerhalb des Aufnehmers befindet, wie ir den Fuß nötig ist. Das Ergebnis dieses Schrittes ;t in Fig. 2 dargestellt. Das Werkstück besteht mitin nunmehr aus einem das Schaufelblatt bildenden chaft 4 und einem Fuß 5. Innerhalb des Schaftes 4 aben die ursprünglich kreisrunden Löcher 2 die Form on Kanälen 6 mit elliptischem Querschnitt angenomien. Innerhalb des Fußes 5 hat sich jedoch an der 'orm und Lage der Löcher 2 nichts geändert. Der 'uß 5 wird hierauf durch Schmieden auf die dach-5rmig zulaufende Form 7 gemäß Fig. 3 gebracht, odann werden Stufen 8 in die Seitenflächen gefräst, 3 daß die bekannte Tannenzapfenform entsteht. Verindungslöcher 9 von verhältnismäßig kleinem Durchiesser werden hierauf von der schmalen Stirnseite 10 es Tannenzapfenfußes aus so tief gebohrt, daß sie in ie Löcher 2 münden. Sie können von der Stirnseite es Fußes unter jedem beliebigen Winkel gebohrt 'erden. Es kommt nur darauf an, daß sie in die ,öcher 2 einmünden. Bei der Abwandlung nach Fig. 4 ist ein einziges rößeres Loch 12 von der Seite des Fußes 11 so gebohrt, daß es zugleich sämtliche Sacklöcher 2 miteinander verbindet. Der Fuß kann anschließend durch Fräsen auf Tannenzapfenform gebracht werden, wie in strichpunktierten Linien angedeutet ist. Auf die beschriebenen Verfahrensschritte folgt die Entfernung des Füllstoffes. Besteht die Schaufel aus einer Legierung, die vorwiegend Nickel und Chrom, gegebenenfalls auch Kobalt und dabei auch Aluminium und· Titan enthält, also einer Legierung geringer Kriechneigung, so wird als Füllstoff zweckmäßig eine Eisen-Mangan-Titan-Legierung benutzt. Der Füllstoff kann dann durch Auflösung in Säure entfernt werden. Dies geschieht am besten nach dem Bohren der Löcher 9 bzw. 12, damit die Säure durch diese Löcher treten und den Füllstoff auch durch Angriff vom Schaufelfuß her auflösen kann. Im allgemeinen empfiehlt es sich, die Sacklöcher im Formling durch Bohren herzustellen. Doch ist es auch möglich, als Formling einen durch Fließpressen hergestellten Strang zu verwenden, der schon vor dem Fließpressen mit ausgefüllten Löchern versehen worden war. Patentansprüche:The method according to the invention is explained in detail below in conjunction with the illustrated embodiment. In the drawing, FIG. 1 shows a molding which forms the starting workpiece of the method, FIG. 2 shows the same. Molding according to the extrusion: n, Fig. 3 the foot brought to the shape of a pine cone according to Fig. 2 and Fig. 4 a blade base of a slightly modified type. that it coincides with the opening of the foot of the shovel to be manufactured, apart from the last machining that gives the foot its exact shape, four blind holes 2 are drilled in this molding so deep that they extend into that area of the molding, which later forms the foot and lies within the dashed line 3. The holes 2 'are then filled with a filler. The molding is then placed in the receptacle of an extrusion press, the shape of which is precisely matched to the cross-section of the molding, while the opening of the die through which the molding is torn essentially corresponds in its cross-section to that of the blade. The molding is only pressed over part of its length by this die, and the pressing is interrupted at the moment when there is still as much material inside the receiver as is necessary for the foot. The result of this step is shown in FIG. The workpiece now consists of a shaft 4 forming the blade and a foot 5. Inside the shaft 4, the originally circular holes 2 assume the shape of channels 6 with an elliptical cross-section. Within the foot 5, however, nothing has changed in terms of the shape and position of the holes 2. The 'uß 5 is then brought by forging to the roof-5 -rmig tapering shape 7 according to FIG. 3, odann steps 8 are milled in the side surfaces, 3 that the known pine cone shape is created. Connection holes 9 of a relatively small diameter are then drilled so deep from the narrow end face 10 of the pine cone foot that they open into holes 2. You can drill from the front of the foot at any angle. All that matters is that they flow into the, öcher 2. In the modification according to FIG. 4, a single larger hole 12 is drilled from the side of the foot 11 in such a way that it connects all the blind holes 2 to one another at the same time. The foot can then be milled into the shape of a pine cone, as indicated in dash-dotted lines. The process steps described are followed by the removal of the filler. If the blade is made of an alloy that contains predominantly nickel and chromium, possibly also cobalt and also aluminum and titanium, i.e. an alloy with a low tendency to creep, an iron-manganese-titanium alloy is expediently used as the filler. The filler can then be removed by dissolving in acid. This is best done after drilling the holes 9 or 12 so that the acid can pass through these holes and also dissolve the filler by attack from the blade root. In general, it is advisable to drill the blind holes in the molding. However, it is also possible to use a strand produced by extrusion as the molding, which had already been provided with filled holes before the extrusion. Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von innengekühlten Metallschaufeln für Turbinen und Kompressoren durch Strangpressen eines Formlings mit gemäß der Lage der Kühlkanäle angeordneten, einen verformbaren und später entfernbaren Füllstoff enthaltenden Längsbohrungen zum Schaufelblatt bis auf einen Preßrest, aus dem alsdann der Schaufelfuß herausgearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrungen (2) in den Formling (1) nur so tief gebohrt werden, daß sie noch innerhalb des späteren Schaufelfußes (5) enden, und daß sie nach dem Strangpressen entweder durch mindestens eine Querbohrung (12) mit einer seitlichen oder durch Längsbohrungen (9) mit der hinteren Schaufelfußfläche verbunden werden.1. Process for the production of internally cooled metal blades for turbines and compressors by extrusion of a molding with arranged according to the position of the cooling channels, a deformable and later removable filler containing longitudinal bores to the airfoil except for a pressed residue from which the blade root is then worked out, characterized in that, that the longitudinal bores (2) in the molding (1) are only drilled so deep that they still end within the later blade root (5), and that they either after extrusion through at least one transverse bore (12) with a lateral or longitudinal bore (9) be connected to the rear blade root surface. 2. \"erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Füllstoffes, insbesondere durch Säurebehandlung, nach der Herstellung der Querbohrung (12) bzw. der Längsbohrungen (9) vorgenommen wird.2. \ "experienced according to claim 1, characterized in that the removal of the filler, in particular by acid treatment, after the production of the transverse bore (12) or the Longitudinal bores (9) is made. In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 093 776;
»Metal Industry« vom 25. Juni 1954, S. 55.
Considered publications:
U.S. Patent No. 2,093,776;
Metal Industry, June 25, 1954, p. 55.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings COPYCOPY
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2093776A (en) * 1931-12-12 1937-09-21 Thompson Prod Inc Method of making valves

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2093776A (en) * 1931-12-12 1937-09-21 Thompson Prod Inc Method of making valves

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