DE1548312A1

DE1548312A1 - Device for monitoring the blade profiles of centrifugal machines, in particular turbines

Info

Publication number: DE1548312A1
Application number: DE19661548312
Authority: DE
Inventors: Herbert Fischborn; Bodo Simon
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-05-11
Filing date: 1966-05-11
Publication date: 1969-09-11

Description

Einrichtung zur Überwechung der Schaufelprofile von Kreiselmaschinen, insb. Turbinen. Device for changing over the blade profiles of centrifugal machines, especially turbines.

Bei der Fertigung der Schaufeln von Kreiselmeaohinen, z. B. Turbinen, ergibt sich die e Notwendigkeit, die genaue Ausführung der Scheufeln zu überwachen. Bekennt slnd mechanische Abtestvorrichtungn zur Uber-. w « hung der Schaufelprofile, die jedoch verhältnismä#ig umständlich und verwickelt sind, Es ist weiter auch bekannt, derartige mechanische . In the manufacture of the blades of Kreiselmeaohinen, z. B. Turbines, there arises the need to monitor the exact execution of the devils. Committed to mechanical testing devices. w «hung of the blade profiles, which, however, are relatively cumbersome and involved, it is also known such mechanical.

Abtastvorrichtungen mit optischen Einrichtungen zu vorbinden, die gestatten, ein Bild der Schaufelprofile aufzuzeichnen.To pre-bind scanning devices with optical devices that allow an image of the blade profiles to be recorded.

Gegenstand der Erfindung ist eine auf einem enderen Prinzip beruhende Schaufelprofilme#einrichtung, welche die Möglichkeit gibt, mit garingen Aufwand ohne die Anwendung mechanischer, don Verschleiß unterliegender Abtasteinrichtung eine genaue Messung bzw. Überwachung von Schaufelprofilen ohne Prüfung zu ermöglichen.The subject of the invention is one based on a different principle Shovel profile equipment, which gives the possibility of garing effort without the use of mechanical scanning devices which are subject to wear enable precise measurement or monitoring of blade profiles without testing.

ErfindungsgemäB zeichnet sich diese Schaufelprofil-oder Uberwechungseinrichtung dadurch sus, daa eine in Meridianebenen an dem Schaufelprofil Mittels einer Führungsvorrichtung entlanggeführte pneumstische Sonde vorhanden ist, welche einen Gasstrahl, vorzugsweise Luft ; strahl, auf das zu überwachende Sahaufelprofil riohtat und mit einer, den Spaltdruck zwischen Sonde und Profil als Kriterium der Profllgestaltung messenden Einrichtung verbunden ist.According to the invention, this blade profile or changeover device is distinguished thereby sus, daa one in meridional planes on the blade profile by means of a guide device along guided pneumatic probe is present, which a gas jet, preferably Air ; ray, riohtat to the Sahaufel profile to be monitored and with one, the Measuring gap pressure between probe and profile as a criterion for profile design Facility is connected.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemä#en Einrichtung beruht darauf, dß sich Jo nach den Spaltänderungen zwischen Sonde und dem zu untersuchenden Schaufelprofil bei Ausströmen einer Gasmenge aus der Sonde entsprechendeine«bewtlamtenDruckdesOeseavorde<Auwströmquerschnitt bzw. abhängig von der Strahlgeschwindigkeit des ausgebltaenon Games empfindliche Druckänderungen in dem Spalt ergeben. die trch einen Kahal auf ein mit der Sonde vereinigtes oder in Beziehung gesetztes Durckme#instrument hoher Empfindlichkeit übertragen werden.The mode of operation of the device according to the invention is based on d that Jo changes according to the gap changes between the probe and the blade profile to be examined When a quantity of gas flows out of the probe, there is a corresponding «air pressure of the opening before the flow cross-section or sensitive depending on the jet speed of the screened game Resulting pressure changes in the gap. they hit a kahal with the probe combined or related pressure instrument of high sensitivity be transmitted.

Wie sich tus Versuchen ergeben hat und wie das Diagramm der Figur 1 veranscheulicht, treten bereits bei sehr kleinen Abstandaänderungen Druokändcrungen von mehreren Millimetern Wassersäule surf. Der Druck ändert sich praktisch nach einem linearen Gesetz. In dem Bereiche sehr kleiner Drtlcke, d. h. unterhalb O, 5 mm, ist die lineare Gesetzmä#igkeit der Druckänderungen in Abhängigkeit von dem Spalt gestort. Ähnliches gilt sinngemä# bei sehr groben Spalten. Um eine genaue Massung zu erzielen, empfiehlt ea sich daher, die Führung der Sonde so einzurichten, da# der Sondenabstand innerhalb eines eng begrenzten Bereiches von beispielsweise etwe 0, 5.- 3 mm liegt'.How the experiments turned out and like the diagram in the figure 1 disgusting, pressure changes occur even with very small changes in distance of several millimeters of water column surf. The pressure practically changes after a linear law. In the area of very small spaces, i.e. H. below O, 5 mm, is the linear law of the pressure changes depending on the Gap disturbed. The same applies to very coarse gaps. To be precise To achieve grounding, it is therefore advisable to set up the probe guide in such a way that since # the probe distance is within a narrow range of, for example about 0.5-3 mm.

Die Einhaltung der erwähnten Bedingungen lä#t sich gemä# der weiteren Ausgestaltung der Erfindung en einfschsten dadurch erzielen, da# die Filhrung nach dem Schaufelprofil entsprechenden Kurven, s. B. Meridienlinien oinee Sohaufelprofils, erfolgt. Auf diesem Wege wird es Möglich gemacht, mit hoher Genauigkeit die Abweichungen des Istprofils gegenüber dem Sollprofil festzustellen und an einem beispielswelse digitalen Me#gerät oder Sohreiber anzuzeigen.Compliance with the conditions mentioned can be achieved in accordance with the other Embodiment of the invention can be achieved by the fact that # the guidance Curves corresponding to the blade profile, see e.g. meridial lines oinee Sohaufelprofils, he follows. In this way, it is made possible to measure the deviations with a high degree of accuracy of the actual profile compared to the target profile and an example digital measuring device or signaling device.

Gemä# der weiteren Ausgesteltung der Erfindung wird die Me#einriohtunenochindeWei&evefb«tdaßdiepneMMfithe3oaa, und die sie tragende Führungseinrichtung im Verhältnis zur Schaufels * lange axial verschiebbar ist. vorzugsweise kann hierbei die Einrichtung derart getroffen werden, da# die suf einem Drehtisch engeordnete Schaufel in der Höhe meßbar zu versteS ist.According to the further development of the invention, the Me # einriohtunenochindeWei & evefb «tdaßdiepneMMfithe3oaa, and the guide device carrying them is long axially in relation to the blade * is movable. preferably the device can be made in such a way that that the height of the shovel arranged on a turntable is measurable.

Soll die Führung der Sonde nach einer den) Profil entspreohenden Kurve erfolgen, so läßt sich in einfacher Weise die Anordnung dadurch verwirklichen, da# für die 3ondenfUhrung ein einarmiges Hebelsystem vorhanden ist und der Hebel an elnem Sohaufelmodell g wird, dureh das die Sollabmessungen der Schaufel bestimmt sind.Should the guidance of the probe according to a curve corresponding to the) profile take place, the arrangement can be realized in a simple way, since # A one-armed lever system is available for the 3onde guide and the lever is on A bucket model g is used to determine the nominal dimensions of the bucket are.

Sine endere vorteilhefte Ausführungsform lä#t sich dadurch erzielen, da2 die Sonde an einem versehiebbaren FUhrungsarm angeordnet wird, der einerseits entsprechend der Breito des Sahaufelblattes durch enen motorfschen Antrieb gegenüber einem Modellkörper verschoben werden kenn, andererseits in einer zu der vorerwähnten Bewegungsrichtung senkrechten Richtung sich entsprechend der Form gebung der Sollkurve gegen eine Federkraft frei verschieben kann.Another advantageous embodiment can be achieved by da2 the probe is arranged on a displaceable guide arm, on the one hand according to the Breito of the saw blade by a motorized drive opposite a model body know to be moved, on the other hand in one of the aforementioned Direction of movement perpendicular direction depends on the shape of the target curve can move freely against a spring force.

Im folgenden soll die Erfindung anhend elnes Ausführungsbeispieles naher erläutert werden.In the following, the invention is based on an exemplary embodiment will be explained in more detail.

Figur 2 zeigt im Prinzip eine Sonde zur Oberflächenuntersuchung einer Schaufel.Figure 2 shows in principle a probe for surface investigation of a Shovel.

Figur 3 zeigt schematisch die Anordnung einer erfindungsgemä#en Schaufelme#einrichtung nebst der zu untersuohenden Schaufel.FIG. 3 shows schematically the arrangement of a blade device according to the invention together with the shovel to be examined.

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Figur 4 gibt einen Querschnitt in einer Meridianebene der Schaufel mit der Me3sonde wieder.FIG. 4 shows a cross section in a meridian plane of the blade with the measuring probe again.

Die Figuren 5 und 6 zeigen die abweichende Ausführung einer erfindungsgemä#en 3chaufelmeBeinrichtung. FIGS. 5 and 6 show the different embodiment of one according to the invention 3 bucket measuring device.

In Figur 2 bedeutet 11 den Sondenkörper. Uber eine Druckleltung 12 wird dem Sondenkdrper ein unter einen bestimmten konstant gehaltenon Druck atehendes gasförmiges Mittel, wie Luft, zugeführt. Durch die diisenformige Mundung 13 wird dieses Gas mit hoher Geschwindigkeit ausgeblasen, da# es in den Spalt 15 zwlsohen Sondenkörper 11 und dem zu messenden Profil l4 einatromon kann. Im Bereiche dieses Spaltes ergibt sich ein Druak, der sich Je nach dem Abstand der Sonde von dem Me#profil entsprechend dem Diagramm der Figur 1 ändert. 16 bedeutet eine MeBdruokleitung in der Sonde 11, durch welche der Spaltdruok auf ein MembrarMeSgerKt 17 hoher Empfindlichkeit tuber-. tragen wird. Durch mechanische oder elektrische Übertregungsmittel können die Druckme#werte von dem Me#gerät abgeleitst und einer sehrelbenden oder anzeigenden Vorriahtung zugeführt werden. In Figure 2, 11 denotes the probe body. Via a pressure line 12 the probe body is kept under a certain constant pressure gaseous agent, such as air, supplied. Through the diisenformige mouth 13 is this gas is blown out at high speed because it enters the gap 15 Probe body 11 and the profile to be measured l4 can einatromon. In the area of this The gap results in a pressure which, depending on the distance between the probe and the measurement profile changes according to the diagram of FIG. 16 means a measuring line in the probe 11, through which the gap pressure is applied to a membrane measuring device 17 of high sensitivity tuber-. will wear. By mechanical or electrical means of overexcitation the pressure readings derived from the measuring device and a very constant or indicating one Provision can be supplied.

Wie näher Figur 3 erkennen läßt,tatdieSonde11 von einem Hebelsystem 20 einer Führungsvorrichtung 21 getragen. Letztere weist einen Antrieb, insbesondere Spindelantrieb, auf, durch den der Führungskopf 23 mit dem die Sonde tragenden lebel 20 in Richtung der Meridianlinien der Schaufeln veraehoben werden kann. Der schwenkbare Hebel 20 kenn hierbei zur FUhrung, z.B. mittels einer Rolle, an einem Modellkörper 27 anliegen, der in vergrö#ertem Umfange dam Sollwert des Schaufelprofils entspricht. 24 bedsutet die zu untersuchende Schaufel. 25 sind Meridianlinien, in denen das Scheufelprofil Überprüft werden soll. Um diese Überprüfung zu ermöglichen, ist der die Schaufel tragende Drehtisch 26 in der Röhe me#bar verstellbar. Der Tisch 26 ist außerdem me#bar zu verdrehen, um nach dem Uberfahren des Schaufelprofils in einer Meridianebene der einen Seite nach dem Erreichen der OrenzJtelluryr des Sohaufelprofil un 180° verdrehen und die Sonde an der anderen Seite entlangführen ukönnen. As can be seen in greater detail in FIG. 3, the probe 11 operated from a lever system 20 a guide device 21 carried. The latter has a drive, in particular Spindle drive, through which the guide head 23 with the lebel carrying the probe 20 can be moved in the direction of the meridian lines of the blades. The swiveling one Lever 20 is used for guidance, e.g. by means of a roller, on a model body 27, which corresponds to a larger extent to the target value of the blade profile. 24 bedsutet the blade to be examined. 25 are meridian lines in which the Scheufel profile Should be checked. To enable this review, the rotary table 26 carrying the shovel is adjustable in the tube. The table 26 is also measurable to be rotated after driving over the blade profile in a meridian plane on one side after reaching the OrenzJtelluryr des Rotate the heap profile by 180 ° and guide the probe along the other side u can.

Die F@guren @ und 6 geben eine gegenüber den Figuren 3 und 4 abweichende Ausfuhrungsform einer Schaufelprofilme#einrichtung wider, die sich durch besondere Einfachheit auszeichnet. 25 bedeutat die zu prüfende Schaufel, die auf einem me#bar höhenverate baren Drehtischangeordnetist.DieMessende11wirdvondoaverschiebbaren Führungserm 30 gehalten. Der Arm 30 ist an einem Schlittez 31 abgestutzt,. Er kann sich dabei senkrecht in dem duroh den Doppelpfeil (Fig. 6) angedouteten Sinue gegenüber do Führungskörper 32 senkrecht zu der Bewegungsrichtung des FUhrungsk8rpers 32 verschieben. Zur Bewegung des letzteren ist ein Spindalantrieb 34 mit Antriebsmotor vorgesohen. Der Spindelantrieb ermöglicht, den Führungskörper 32 entsprechend der Breite des Schaufelblettes 25 zu bewegen. Der die Sonde 11 tragende Sondenkopf 36, welche mit dem PUhrungsarm 30 starr verbunden tat, weiat an dem der Bonde 11 gegenflberliegcnden Ende ein Führungsglied, insbesondere eine Führungsrolle 37, auf. Diese Rolle 37 wird an einem Modellkttrper 38, welcher nach einer dem Sollprofil der Schaufel entsprechenden Kurve gestaltet ist, entlanggeführt. Der Modellkörper 38 ist neben dem Drehtisch vcrdrehbar sowie starr feststellbar angeordnat und mit zwei Kurvenflächen 33a, 38b entsprechend der versohiedenen Ausbildung der Schaufelblettseiten versehen. An ihren beiden Enden weisen Sollkurven des M. dellkörpers 38 eine Profilgestaltung auf, die dem Ubergangsprofil zwischen den beiden Schaufelblattseiten entspricht. The figures and 6 show a difference compared to FIGS. 3 and 4 Embodiment of a Schaufelprofilme # device reflected by special Simplicity distinguishes itself. 25 means the shovel to be tested, which is on a me # bar is arranged on a height-adjustable turntable 30 held. The arm 30 is supported on a Schlittez 31. He can do it vertically in the sinue indicated by the double arrow (Fig. 6) opposite do Move guide body 32 perpendicular to the direction of movement of FUhrungsk8rpers 32. To move the latter, a spindle drive 34 with a drive motor is provided. The spindle drive allows the guide body 32 according to the width of the To move Schaufelblettes 25. The probe head 36 carrying the probe 11, which with the guide arm 30 was rigidly connected to the one opposite the bond 11 End of a guide member, in particular a guide roller 37, on. This role 37 is on a model body 38, which according to one of the target profile the blade corresponding curve is designed, guided along. The model body 38 is arranged next to the turntable so that it can be rotated and is rigidly lockable and with two curved surfaces 33a, 38b corresponding to the different design of the blade panel sides Mistake. At both ends, target curves of the M. dellkörpers 38 have a profile design which corresponds to the transition profile between the two airfoil sides.

'lie besonders der Grudriß der Figur 6 erkennen lä#t, kann sich der FUhrungsarm 30 entsprechend dem Kurvenprofil des s Modellkörpers 38 senkrecht zu der Achse des Spindelantriebes verstellen, wobei die Führungsrolle 37 des Sondenkopfes 36 durah eine Feder 40 an die Sollkurve des Modellkorpers angedrückt wird.If the floor plan in FIG. 6 can be seen in particular, the Guide arm 30 corresponding to the curve profile of the model body 38 perpendicular to adjust the axis of the spindle drive, the guide roller 37 of the probe head 36 durah a spring 40 is pressed against the target curve of the model body.

In EinzelheitenkannselbstverstKndllohdiebeschriebeneAnordnung abgeändert werden. Dies gilt sowohl bezüglich der Ausbildung der Sonde selbst, als auah der Führungsvorrichtung, die zur Bewegung der Sonde in Meridianebenen des zu untersuchenden Schaufelprofils dient.The described arrangement can, of course, be modified in detail will. This applies both to the design of the probe itself as well as to the Guiding device used to move the probe in meridional planes of the object to be examined Blade profile is used.

6 Figuren 8 AnsprUche6 figures 8 claims

Claims

Claims 1. Device for testing and measuring the profiles. of gyroscopic machines, characterized by one in meridional planes (25) on the sides of the Sohaufolprofils (24) by means of one. Guide device (21, 22) guided along pneumatic probe (11), which directs a tsstrahl sur the profile surface and with connected to a device measuring the gap pressure as a criterion for the profile design is.

2. Device according to claim 1, characterized by such a guide the probe, the probe distance from the vane surface to be examined within a limited area (about 0.3 3 mm span width).

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that d @ ß the guide g of the probe (11) according to a corresponding to the nominal value of the profile Curve takes place.

4. Device according to claim 1 or one of the following claims characterized in that # blade (24) and guide (21, 20) with respect to the blade length are mutually displaceable, in particular the shovel (24) measurable height adjusters is.

5. Device according to claim 1, characterized in that # for guidance dor-nde (11) a lever system (2) is used, which s the target value execution of the shovel corresponding curves, e.g. B. meridian planes of a blade model (27) out is (Fig. 3, 4).

6. Device according to claim 1, characterized in that # the probe (11) is held on a guide arm (30) which is positioned in accordance with the 13th of the Schaufelbalattes (25) duroh a motor drive (4) compared to a model body (38) can be displaced, on the other hand in a direction of movement to the previous one perpendicular direction is opposite according to the shape of the target curve (38a, 38b) a spring force can move freely (Figures 5, 6).

7. Device according to claim 6, characterized in that # the Fiahrungsarm (30) can be displaced by means of a slide (31) under the action of Pederkraft ta $, which is held in a guide body (32) moved by an adjustment drive (34) is and there # the ''.

Guide arm (30) e.g. in a probe holder (36) a guide part, in particular has a guide roller (37) which is one of the target value of the blade profile corresponding guide curve of a model body (38) is guided along.

8. Device according to claim 1 or one of the following claims, denoted by the fact that the model body (38) corresponds to the two sides of the blade is provided with two guide surfaces (38a 38b) which can be adjusted in height by turning the and fixedly arranged model bodies can be made effective.

L e r s e i t e