DE1088323B - Verfahren zur Herstellung von Schaufeln fuer Turbinen oder Kompressoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schaufeln für Turbinen oder Kompressoren durch' Strangpressen eines stabförmigen Rohlings mit durchgehenden, 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. Unter einem stabförmigen Rohling ist dabei ein Körper zu verstehen, der, wenn er von beliebigen untereinander parallelen Ebenen geschnitten wird, mit allen diesen Ebenen kongruente Schnitte liefert.

Bei dem bekannten Verfahren ist es ein Mangel, daß die Längsbohrungen infolge des Strangpressens im Schaufelblatt einen wesentlich kleineren Querschnitt annehmen als in dem nicht der Strangpressung unterworfenen Fuß. Soll beispielsweise der Fuß der fertigen Schaufel eine verhältnismäßig schmale Stirnseite erhalten, wie bei den bekannten Tannenzapfenfüßen, und sollen die Kühlkanäle an dieser Stirnseite münden, dann muß die Weite der Kanäle geringer sein als die Breite der dort verfügbaren Fläche. Man gelangt durch das Strangpressen eines Rohlings mit in ihrer Weite entsprechend beschränkten Bohrungen zu einer schlecht gekühlten Schaufel. Denn infolge der hierbei im Schaufelblatt erreichbaren Weite der Kanäle sinkt die Kühlfläche, während zugleich die Wanddicke zwischen Kühlfläche und Außenfläche und der Strömungswiderstand für die Kühlluft zunehmen.

Nach einem früheren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag wird diese Abhängigkeit der Weite der Kühlkanäle von der Form und den Abmessungen des Schaufelfußes dadurch beseitigt, daß die Längsbohrungen in den Rohling nur so tief gebohrt werden, daß sie noch innerhalb des späteren Schaufelfußes enden, und daß sie nach dem Strangpressen entweder durch mindestens eine Ouerbohrung mit einer seitlichen Schaufelfußfläche oder durch Längsbohrungen mit der hinteren Schaufelfußfläche verbunden werden. Bei diesem Verfahren muß große Sorgfalt darauf verwendet werden, daß die Querbohrung oder die Längsbohrungen, die nach dem Strangpressen im Fuß hergestellt werden, in die vor dem Strangpressen hergestellten Längsbohrungen treffen. Zwar sind die inneren Enden der Längsbohrungen der Einwirkung des Strangpressens entzogen und daher nicht in unbestimmter Weise verlagert. Doch findet häufig nach dem Strangpressen eine weitere Bearbeitung des Fußes durch Schmieden statt, die einen schwer abschätzbaren Einfluß auf die Lage der Lochenden hat. Das Bohren der Löcher im Fuß muß natürlich nach dem Schmieden stattfinden.

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, wird erfindungsgemäß ein Rohling mit abgesetzten, im Bereich Verfahren zur Herstellung

von Schaufeln für Turbinen

oder Kompressoren

Anmelder:

Henry Wiggin & Company Limited,
London

Vertreter: Dr.-Ing. G. Eichenberg

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

Düsseldorf, Cecilienallee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 21. Januar 1957

Harold William George Hignett,

Phillip George Turner, Alexander Barbour Graham

und Campbell Clousten Hörne, London,

sind als Erfinder genannt worden

des späteren Schaufelfußes engeren Längsbohrungen verwendet. Die verengende Wirkung des Strangpressens wirkt sich dann nur auf die im Bereich des späteren Schaufelblattes liegenden, verhältnismäßig weiten Längsbohrungen aus.

Der dem Strangpressen zu unterwerfende stabförmige Rohling kann in verschiedener Weise hergestellt werden, beispielsweise einfach dadurch, daß man einen stabförmigen Körper von entgegengesetzten Enden aus mit Bohrungen verschiedenen Durchmessers versieht. Mit besonderem Vorteil wird jedoch, der Rohling durch teilweises Strangpressen eines mit Bohrungen konstanter Weite versehenen Blockes hergestellt, der anschließend durch Zerspanen auf konstanten Querschnitt gebracht wird. Es entfällt dann das nicht ganz einfache Bohren von Löchern verschiedenen Durchmessers, die sich innerhalb des Werkstückes treffen müssen. Vielmehr entstehen die abgesetzten, im Bereich des späteren Schaufelfußes engeren Längsbohrungen durch das teilweise Strangpressen des Blockes.

Werden die Löcher abgesetzt gebohrt, so entstehen beim nachfolgenden Strangpressen des Rohlings Kanäle, die im Blatt einen kleineren Abstand voneinander haben als im Fuß. Dies kann erwünscht sein. Doch gibt es auch Fälle, in denen verlangt wird, daß

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die Kanäle über die ganze Länge der Schaufel annähernd parallel zueinander verlaufen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Rohling aus einem T-förmigen, in Richtung seines Stegteiles mit Bohrungen konstanter Weite versehenen Block hergestellt wird, dessen Flanschteil mit dem Stegteil voran durch eine diesen frei durchlassende Matrizenöffnung stranggepreßt wird.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Block zur Herstellung, eines Rohlings durch Strangpressen,

Fig. 2 das Strangpressen dieses Blockes,

Fig. 3 den durch mechanische Bearbeitung nach dem Strangpressen fertiggestellten Rohling,

Fig. 4 das Strangpressen des Rohlings zur Herstellung der Schaufel,

Fig. 5 einen ohne Strangpressen hergestellten, mit abgesetzten Bohrungen versehenen Rohling,

Fig. 6 einen T-förmigen Block, aus dem ein Rohling durch Strangpressen hergestellt wird, und

Fig. 7 und 8 zwei Verformungsstufen bei der Herstellung des Rohlings aus einem Block nach Fig. 6.

Für das in den Fig. 1 bis 4 veranschaulichte Verfahren sind in einen im Querschnitt rechteckigen Block 1 mehrere Längslöcher 2 gebohrt. Der Block kann statt nur zwei auch mehr, beispielsweise zehn Längsbohrungen enthalten, die sich alle in einer Zone der Blockmitte befinden. Nach dem Füllen der Bohrangen wird der Block aus einem Aufnehmer 3 mittels eines Stempels 4 durch eine Matrize 5 mit rechteckiger Öffnung gedrückt, deren Weite die Lage der künftigen Kanäle in der Mitte des Blockquerschnitts (Fig. 2) bestimmt. Das Strangpressen wird, während sich noch ein Teil des Blockes im Aufnehmer befindet, unterbrochen mit dem Ergebnis, daß die Kanäle 2' im gepreßten Teil gegenüber den ursprünglichen Bohrungen 2 einander genähert, gelängt und in ihrem Querschnitt verringert sind.

Der nichtverformte Teil des Blocks wird dann auf den gleichen Querschnitt wie der gepreßte Teil mechanisch abgearbeitet, so daß der Block nunmehr das in Fig. 3 dargestellte Aussehen annimmt. Er bildet in dieser Form den Rohling der Schaufel.

Der so gestaltete Rohling wird aus einem Aufnehmer 6 mittels eines Stempels 7 durch eine Matrize 8 mit einem Öffnungsquerschnitt stranggepreßt, der annähernd dem Blattprofil entspricht, und zwar so, daß der noch mit den ursprünglichen Bohrungen 2 versehene Rohlingsteil in Preß richtung vorn liegt. Auch hierbei wird das Strangpressen unterbrochen, während sich noch ein Teil des Rohlings im Aufnehmer befindet. Das Ergebnis ist, daß die Kanäle 2" einander genähert, in die Länge gezogen und im Querschnitt verringert sind. Der Teil mit den Kanälen 2" ergibt das rohe Blatt der Schaufel und dieses kann durch Walzen und Gesenkschmieden weiterverformt oder mechanisch bearbeitet werden. Die Kanäle 2' liegen im wesentlichen mit den Kanälen 2", in die sie übergehen, in einer Achse. Sie liegen innerhalb des vorher erzeugten Fußteiles und treten aus der Sohle des Fußes aus.

Statt den Rohling gemäß Fig. 1 bis 3 herzustellen, kann man gemäß Fig. 5 einen einfachen quaderförmigen Block 9 mit Bohrungen 10 größeren Durchmessers und Bohrungen 11 kleineren Durchmessers versehen und nach Einstecken von Füllstäben in die Bohrungen mit als Rohling für die Schaufel verwenden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 bis 8 wird von einem Stab 12 mit T-förmigem Querschnitt ausgegangen, von dem ein Block 13 abgetrennt wird. In letzterem sind in Richtung des Steges des T-Profils verlaufende Bohrungen 14 vorgesehen und werden in der üblichen Weise ausgefüllt. Durch das anschließende Strangpressen wird nur der verbreiterte Teil des T-Profils auf den Stegquerschnitt verringert, und zwar im wesentlichen ganz, d. h. bis auf einen üblichen Preßrest. Diese Verformung besorgt ein Stempel 16 in Zusammenarbeit mit einem Aufnehmer 15 und einer Preßmatrize 17 (Fig. 7 und 8). Dabei nimmt die Öffnung der Preßmatrize 17 den Steg des Werkstücks mit geringem Spiel auf. Das Ergebnis der Verformung ist der in Fig. 8 dargestellte Rohling mit den Kanälen¹ 14' in dem ursprünglich verbreiterten Teil des T-Profils. Dieser Teil bildet den künftigen Fuß der Schaufel. Das Fußende wird entlang der Linie X-X abgetrennt, wobei sich ein neuer, über die ganze Rohlingslänge gleicher Ausgangsquerschnitt ergibt. Der in der beschriebenen Weise verformte Rohling wird nun durch eine Preßmatrize stranggepreßt, die der in Fig. 4 dargestellten Preßmatrize 8 entspricht, wobei im wesentlichen der frühere Stegteil des T-Profils umgeformt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Schaufeln für Turbinen oder Kompressoren durch Strangpressen eines stabförmigen Rohlings mit durchgehenden, 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, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Rohlings mit abgesetzten, im Bereich des späteren Schaufelfußes engeren Längsbohrungen (2', 11,14').

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling durch teilweises Strangpressen eines mit Bohrungen (2) konstanter Weite versehenen Blockes (1) hergestellt wird, der an-

- schließend durch Zerspanen auf konstanten Querschnitt gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling aus einem T-förmigen, in Richtung seines Stegteiles mit Bohrungen konstanter Weite versehenen Block (13) hergestellt wird, dessen Flanschteil mit dem Stegteil voran durch eine diesen frei durchlassende Matrizenöffnung stranggepreßt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©. 009 589/145 8.60