DE1923888C3 - Verfahren zur Herstellung einer Verdichterschaufel aus faserverstärktem Material - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Verdichterschaufel aus faserverstärktem Material

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Description

der ausgerichteten Spalte (22) eingewickelt wird. Nach einer zweckmäßigen Ausführung des erfin-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- dungsgemäßen Verfahrens wird der Faden kontinukennzeichnet, daß der Faden (35) kontinuierlich ierlich kurz vor seiner Einwicklung in die Spalte mit kurz vor seiner Einwicklung in die Spalte (22) 23 Kunstharz imprägniert, was dadurch geschehen kann, mit Kunstharz imprägniert wird. daß der Faden eine Tropfzuführungsstufe durchläuft.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, Zur Verringerung des Schaufelgewichts kann nach dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllkörper (23) einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Fülldauernd oder zeitweise in dem Spalt angeordnet körper dauernd in dem Spalt angeordnet werden, wird und daß nur der nicht vom Füllkörper (23) 30 wobei nur der nicht vom Füllkörper eingenommene eingenommene Teil des Spaltes mit Faserstoffma- Teil des Spaltes mit Faserstoffmaterial bewickelt terial bewickelt wird. wird. Der Füllkörper kann, sofern er aus dem Spalt
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- entfernt werden soll, aus einem schmelzbaren Matekennzeichnet, daß der Füllkörper aus schmelzba- riai? beispielsweise Wachs, bestehen, das abschlierem Material besteht und abschließend durch 35 ßend ausgeschmolzen wird, so daß ein Hohlraum Ausschmelzung entfernt wird. verbleibt oder es werden Füllkörper mit geringem
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- spezifischem Gewicht eingebaut, beispielsweise kennzeichnet, daß der Füllkörper ständig im solche mit einem Honigwabenaufbau oder solche aus Spalt verbleibt und einen Honigwabenaufbau Schaumstoff.
aufweist oder aus Schaumstoff besteht. 4O Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine schematische perspektivische Ansicht
einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge-
45 stellten Kompressorschaufel,
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- F i g. 2 eine schematische Ansicht einer Form oder
lung einer aus faserverstärktem Material bestehenden einer Haltevorrichtung, in der die Schaufel gemäß
Verdichterschaufel, bei dem zunächst zwei das F i g. 1 hergestellt wird,
Schaufelprofil aufweisende Schichtenkörper gegen- Fig. 3 eine Schnittansicht nach der Linie 3-3 geüberliegend zwischen zwei Abschnitten einer offenen 50 maß F i g. 2, welche Teile der in der Form oder Hai-Form angeordnet werden und kunstharzimprägnier- tevorrichtung zusammengestellten Schaufel zeigt,
tes Faserstoffmaterial in den Spalt zwischen den Fig.4 eine schematische Ansicht der Bildung Schichtenkörpern eingefügt wird, welches die Schich- mehrerer Schaufein, von denen jede aus der in tenkörper zu einer kompletten Schaufel ergänzt, F i g. 3 dargestellten Anordnung besteht,
nachdem das zwischen den Schichtenkörpern an- 55 Fig.5 eine der Fig.3 entsprechende Ansicht geordnete kunstharzimprägnierte Faserstoffmaterial einer abgewandelten Ausführungsform,
durch Schließen der Form mit den Schichtenkörpern F i g. 1 zeigt eine stromlinienförmig gestaltete vereinigt ist. Kompressor-Rotor-Schaufel 10 eines Gasturbinen-Ein solches Verfahren ist aus der USA.-Patent- Strahltriebwerks. Diese Schaufel 10 ist mit in Umschrift 2 934 317 bekannt. Hierbei wird das Faser- 60 fangsrichtung verlaufenden Plattformen 11, einem Stoffmaterial in Form übereinandergefügter Schich- Schaufelfuß 12 und einem Schaufelprofil 13 ausgeten aus kunststoffimprägnierten Glasfasern zwischen stattet.
die aus gleichem Material bestehenden Schichtenkör- Die Schaufel nach F i g. 1 wird in einer Form 14
per eingefügt und die Faserenden werden an beiden (F i g. 2 und 3) hergestellt, die aus Formhälften 15
Seiten eingespannt und einer axialen Zugbeanspru- 65 und 16 besteht. Die Schaufel wird von zwei Schich-
chung unterworfen, bevor die Ausformung erfolgt. tenkörpern 20, 21 (F i g. 3) gebildet, die in der Form
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das 14 so untergebracht sind, daß zwischen ihnen ein
Einlegen des Faserstoffmaterial zu vereinfachen und Spalt 22 verbleibt. In dem Spalt 22 befindet sich ein
ausschmelzbarer Füllkörper 23, ζ. B. aus Wachs, der Die zwischen den einzelnen Formen 14 des Rotors
von den Schichtenkörpern 20, 21 durch Zwischen- 34 verlaufenden Fasern werden dann abgeschnitten
räume 24 bzw. 25 getrennt ist. und die Bestandteile in jeder Form 14 werden ver-
Die Formhälften 15 und 16 sind mit Ausnehmun- gössen.
gen 26,27 ausgestattet, die im wesentlichen dreieckig S Hierdurch wird bewirkt, daß die Schichtenkörper im Schnitt sind und den Teilen 30, 31 entsprechen, 20, 21, die Fasern 35 und die Teile 30, 31 samtlich die schließlich mit der übrigen Schaufel zusammen- miteinander verbunden werden und eine stromliniengeformt werden, um die Plattformen 11 zu bilden förmig gestaltete Schaufel 10 bilden. Die Schichten-
Die Schichtenkörper 20, 21 können aus Metall- körper 20, 21 bilden die gegenüberliegenden Seiten blech bestehen, vorzugsweise werden sie jedoch aus io des Schaufelprofils 13. Im Laufe dieser Formgebung Epoxydharz oder einem anderen synthetischen wird der schmelzbare Füllkörper 23 durch AusKunstharz hergestellt, welches faserverstärkt ist. Die schmelzen entfernt.
Faserverstärkung kann aus metallüberzogenen Fa- Statt dessen können die Formen 14 durch Halte-
sern bestehen, vorzugsweise bestehen sie jedoch aus vorrichtungen ähnlicher Gestalt ersetzt werden, wo-
kohlenstoffhaltigen Fasern, die aus Polyacrylnitril 15 bei die Kunstharzimprägnierung die erforderliche
hergestellt sind. Verbindung der einzelnen Teile der Schaufel gewähr-
Jeder der Schichtenkörper 20, 21 kann z.B. an- leistet. c-,,...
fänglich auf einem nicht dargestellten Formkörper Statt dessen könnte auch der schmelzbare Füllkorgegossen und danach mit einer kohlenstoffhaltigen per 23 durch einen honigwabenförmigen oder geFaser oder anderem Fasermaterial z. B. in der Weise ao schäumten Füllkörper (nicht dargestellt) ersetzt werbewickelt werden, daß ein kreuzverwobenes Muster den, der innerhalb der Schaufel 10 verbleibt, nacbgemäß F i g. 1 entsteht. Dies kann dadurch verwirk- dem die Schaufel fertiggestellt ist.
licht werden, daß eine Gruppe von Fasern 32 auf der Falls erforderlich, kann der Schaufelfuß 12 entweeinen Seite des Schichtenkörpers aufgewickelt wird, der nach Herstellung der Schaufel geschlitzt werden, wonach der Schichtenkörper umgedreht und die an- js um eine Reihe von Zapfen zu schaffen, oder die Zapdere Gruppe 33 der Fasern in einem Winkel von un- fen könnten von Anfang an in den Schaufelfuß 12 gefahr 90° zu der ersten Fasergruppe aufgewickelt eingeformt werden,
wird. Statt dessen könnte der Schaufelfuß 12 auch
Mehrere der in F i g. 3 dargestellten Voi richtungen schwalbenschwanzförmig ausgestaltet sein. So könnsind, wie aus Fig.4 ersichtlich, auf einem gemeinsa- 30 ten, wie in Fig.5 dargestellt, die in Fig.3 mit 30 men Rotor 34 hexagonaler Gestalt montiert, und bezeichneten Teile durch Teile 41 ersetzt werden, zwar derart, daß die Spalte 22 der Vorrichtungen von denen jeder eine Plattform 42 und einen keilföraufeinander ausgerichtet sind. Eine Länge, bestehend migen Schaufelfuß 43 besitzt.
aus Polyacrylonitrilfaser 35 läuft durch einen Ofen Die jeweilige Anordnung der Fasern 32, 33 in der
36, wo die Faser einer Wärmebehandlung unterwor- 35 Schaufel 10 hängt von den Belastungen ab, denen die
fen wird, durch welche eine Graphitisierung stattfin- Schaufel voraussichtlich ausgesetzt sein wird. So
det, um die Faser zu verfestigen. Dann läuft die Fa- kann es z. B. nur notwendig sein, eine Gruppe von
ser über eine Walze 37 und durch eine Tropfzufüh- Fasern 32, 33 vorzusehen.
rungsstufe 40, wo die Faser mit einem synthetischen Die Fasern 35 der Schaufel erstrecken sich in
Kunstharz imprägniert wird. Dann läuft die Faser 40 Längsrichtung durch diese bis zum Schaufelfuß 12
nacheinander über die verschiedenen aufeinander und sind so in besonderer Weise geeignet, die BeIa-
ausgerichteten Spalte 22, bis letztere ausgefüllt sind, stungen aufzunehmen, denen die Schaufel im Betrieb
wobei die Kunstharzimprägnierung die Schichtenkör- ausgesetzt ist.
per und die anderen Teile der Vorrichtung miteinan- Falls erforderlich, können Vorder- und Hinterrand
der verbindet. 45 der Schaufel durch Fasern verstärkt sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 die Herstellung dadurch wirtschaftlicher zu gestalten, Patentansprüche: daß mehrere derartige bekannte Schaufeln zugleich geformt werden können.
1. Verfahren zur Herstellung einer aus faser- Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch verstärktem Material bestehenden Verdichter- 5 gelöst, daß die Paare von Schichtenkörpern auf schaufel, bei dem zunächst zwei das Schaufelpro- einem gemeinsamen Rotor derart montiert werden, fil aufweisende Schichtenkörper gegenüberlie- daß die Spalte der Paare aufeinander ausgerichtet gend zwischen zwei Abschnitten einer offenen sind und daß das Faserstoffmaterial in die aufeinan-Form angeordnet werden und kunstharzimprä- der ausgerichteten Spalte eingewickelt wird,
gniertes Faserstoffmaterial in den Spalt zwischen io Bei diesem Einwickeln der Fasern in den Spalt den Schichtenkörpern eingefügt wird, welches die kann die erforderliche Zugspannung in den Faserver-Schichtenkörper zu .einer kompletten Schaufel er- Stärkungen einfach dadurch erhalten werden, daß die gänzt, nachdem das zwischen den Schichtenkör- Faser beim Einlegen unter Spannung gehalten wird, pern angeordnete kunstharzimprägnierte Faser- Nachdem die Schaufeln ausgeformt und erstarrt sind, Stoffmaterial durch Schließen der Form mit den 15 können dann die über das Faserstoffmaterial auf Schichtenkörpern vereinigt ist, dadurch ge- dem Rotor in Verbindung stehenden Schaufeln einkennzeichnet, daß die Paare von Schich- fach durch Abschneiden des Faserstoff materials getenkörpern (20, 21) auf einem gemeinsamen Ro- trennt werden. Die so hergestellten Schaufeln besittor (34) derart montiert werden, daß die Spalte zen vorgespannte Faserstoffverstärkungen, so daß (22) der Paare aufeinander ausgerichtet sind und 20 insbesondere in Richtung der Zentrifugalbelastung daß das Faserstoffmaterial (35) in die aufeinan- die erforderliche Zugfestigkeit gewährleistet ist.
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