DE2029288C - Vorrichtung zur Herstellung von armierten Schaufellamellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eir.e Vorrichtung zur Herstellung von armierten Schaufellamellen mittels einer zweiteiligen Spritzgießform. Eine Vorrichtung zur Herstellung von armierten flachen Gegenständen mittels einer Form ist an sich bekannt.

Die übliche Arbeitsweise bei der Herstellung von Schaufellamellen für insbesondere Verbundschaufeln für Gasturbinentriebwerke besteht darin, Verstärkungsfäden auf einer Trommel im gewünschten Abstand voneinander aufzuwickeln und diese Fäden, während sie sich auf der Trommel befinden mit einem Film oder einer Schicht eines Bindematerials zu binden. Wenn sich das Bindemittel erhärtet hat, wird die Verstärkte Schicht in Querrichtung aufgeschnitten, um diese von der Trommel abzunehmen, und dann wird diese Schicht zu rechteckigen Lamellenmatten von geeigneter Größe zugeschnitten, und diese Matten werden dann auf einem Schichtformblock heiß geformt und anschließend auf die genaue Lamellengröße und Form zugeschnitten, die für das Heißdruckbinden zur fertigen Schaufel erforderlich ist. Das Aufwickeln der Fäden, das Zuschneiden der Matten, das Formen der Matten und das Schneiden der Lamellen sind arbeitsintensive Vorgänge, die ganz erheblich zu den Herstellungskosten von komplex und irregulär geformten Verbundschaufeln beitragen, wie beispielsweise von Schaufeln von Gasturbinen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Vorrichtung zur Herstellung von armierten Schaufel-

lameüen zu schaffen, mit der die Lamellen in einem Arbeitsgang in der richtigen Form und Größe hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch e^ reicht, daß aneinander angepaßte parallele Nuten vorgesehen sind, die in den aneinander angepaßten konturierten inneren Oberflächen der beiden Formhälften ausgebildet sind, daß Zuführungen für einzelne Verstärkungsfaden in die Nuten bei zusammengebauter Form vorgesehen sind, daß ferner Anschläge zum Stoppen eines jeden Fadsns vorgesehen sind, nachdem dieser um eine vorbestimmte Strecke in die Form eingetreten ist, daß Einspritzvorrichtungen zum Einspritzen einegeschmolzenen Bindemittels in den Raum vorgeseher, sind, der zwischen den konturierten inneren Oberflächen der zusammengebauten Form ausgebildet ist und daß Einrichtungen zum Abschneiden der Fäden an

der Außenseite der Form vorgesehen sind.

In vorteilhafter Weise können durch diese Vorrichtung in einem Arbeitsgang Schaufellamellen von vorbestimmter Farm und Größe hergestellt werden, die nach Bearbeitung zu einer Verbundschaufel zusammengesetzt werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß praktisch kein Abfall der kostspieligen Verstärkungsfaden auftritt.

Bei einer bevorzugten Ausführurigsform kann die Anschlagvorrichtung für jeden Faden eine Anzahl von steifen Drähten aufweisen, die in die Nuten von dem Ende aus einsetzbar sind, welches dem Einführungseiide der Fäden gegenüberliegt. Hierdurch kann in einfachster Weise die Lamellenkontur festgelegt werden. Mit besonderem Vorteil können iabei die Anschlagdrähte an ihrem der Form abgewandters Ende in einem Profilgeber gehaltert sein.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sina die konturierten inneren Oberflächen der Formhälften mit einem Trennmittel beschichtet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Trennmittel Polytetrafluoräthylen ist.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der Spritzgießform und

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht einer Spritzgußeinrichtung.

In den Figuren der Zeichnung ist eine Spritzgießform 1 dargestellt, die aus einer unteren Formhälfte 3 und einer oberen Fonnhälfte 5 besteht. Die aneinander angepaßten konturierten inneren Oberflächen?

der beiden Formhälften, sind derart ausgebildet, daß eine armierte Schaufellamelle von gewünschter Form und Größe hergestellt werden kann. Eine Anzahl von langgestreckten parallelen V-Nuten9 ist in jeder Oberfläche 7 einer jeden Formhälfte ausgebildet. Die Nuten können einen ausreichenden Abstand voneinander haben, um ein Verstärkungsfadenvolumen in der Lamelle von etwa 25 % bis zu 75 %> zu erzielen. Die Quprochnittsfläche der V-Nuten 9 ist derart, daß die Verstärkungsfaden 11 in die Form eingeführt wer-

den können, wenn die Formhälften zusammengebaut sind, und es ist dabei ein gewisses Spiel vorhanden. Ein Spiel von etwa 7* des Durchmessers der Veistärkungsfäden ist ausreichend.

Wenn die oberen und unteren Hälften der Form dicht zusammengesetzt sind, so fallen die V-Nuten der beiden Formhälften zusammen. In zusammengebautem Zustand sind die konturierten inneren Oberflächen der beiden Formhälften, die die Schaufellamelle begrenzen, in einem ausreichenden Abstand vonein- ?iJer angeordnet, um das Einspritzen von Kunststoff oder Kunstharz zu ermöglichen. Der Abstand hängt von der Dicke der herzustellenden Schaufellamelle ab.

Wenn die Spritzgußform zusammengebaut ist, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, so werden aus Wolfram bestehende Anschlagdrähte 13 in die Nuten durch das Ende 15 hindurch eingesetzt. Die Enden der Anschlagdrähte 13 sind gemäß einem derartigen Muster angeordnet, daß dadurch die Vorderkante der Lamelle bestimmt wird. Die Form der Vorderkante wird durch den Lamellenprofilgeber 17 bestimmt, gegen den die anderen Enden der Anschlagdrähte anliegen. Da alle Anschlagdrähte die gleichen Längen haben, bestimmt das Profil 19 die Form des Profils, die durch die Enden der Anschlagdrähte, die in die Form eingesetzt sind, festgelegt wird. Es ist eine Anschlagdrahtführung 21 vorgesehen, die öffnungen aufweist, die mit den Nuten 9 fluchten, so daß die Drähte direkt durch diese öffnungen in die Nuten eingeführt werden können. Obzwar es bevorzugt ist, Wolframanschlagdrähte zu verwenden, können auch Anschlagdrähte aus anderen Metallen verwendet werden.

Nachdem sich die Anschlagdrähte in ihrer Stellung befinden, werden Verstärkungsfaden 11 in die V-Nuten vom entgegengesetzten Ende 23 der Form 1 eingeführt. Ein Fadenzufuhr- und Abscherblock 25 ist vorgesehen, der öffnungen 27 aufweist, die mit den Nuten im Block fluchten. Die Verstärkungsfaden werden mittels weicher Förderwagen 21 in die öffnungen 27 des Blockes 25 eingeführt und dann in die Nuten der Formen, bis sie gegen die Enden der Anschlagdrähte aus Wolfram anstoßen. Die Anschlagdrähte aus Wolfram werden dann aus der Form zurückgezogen und der Führungsblock 21 wird abgenommen. Eine Einspritzvorrichtung 30 (F i g. 3) wird dann gegen die Endfläche 15 der Form angeordnet. Die Einspritzvorrichtung 30 weist eine Druckquelle 31 für das Harz auf und ein Einspritzblock 33 ist vorgesehen, der das Harz aus der Quelle aufnimmt und der einen Austrittsschlitz 35 aufweist. Druck wird dann auf das flüssige Harz in der Druckquelle 31 ausgeübt, so daß dieses durch den Schlitz 35 hindurch in den Raum zwischen den Formhälften 3 und 5 hineingedrückt wird, bis dieses Harz den Lamellenraum und den Nutenraum füllt und die Verstärkungsfaden umgibt. Das Harz kann irgendein geeignetes Material sein, welches zu einem harten Material verfestigt oder wärmegehärtet werden kann, wie beispielsweise ein Polystyroloder Epoxyharz. Nach dem Einspritzen des flüssigen Harzes in die Form wird die Form abgekühlt, um das Harz zu verfestigen oder die Form wird auf eine geeignete Temperatur erhitzt, um das Harz zu erhärten. Ein Verfahren zur Erhitzung der Form besteht darin, elektrische Widerstandselemente in den oberen und umeren Seiten der Formhälften einzubauen, wobei eine thermostatisch gesteuerte elektrische Erhitzung verwendet wird.

Als Verstärkungsfaden können alle Fäden verwendet werden, die einen ausreichenden Elastizitätsmodul

ίο oder eine ausreichende Zugfestigkeit haben, um die gewünschte Verstärkung in der fertigen Schaufel zu erzielen. Ferner sollen diese Fäden eine ausreichende Steifheit haben, damit diese in die V-Nuten der Form eingeführt werden können. Geeignete Fasern sind

Glasfasern, Karborundfasern oder Metallfasern, wie beispielsweise Borfasern. Um die Schaufellamelle nach einer teilweisen Härtung oder Verfestigung leicht aus der Form herausnehmen zu können, werden die Oberflächen der Formhälften rrit Teflon oder

ao einem anderen Beschichtungsmaterial beschichtet, welches ein Hängenbleiben der Schaufellanelle aus den Formoberflächen verhindert. Wenn das Härten beendet ist, und/oder wenn die Form ausreichend abgekühlt ist, um das Harz zu verfestigen, werden die

as Fäden an den Enden 23 der Form abgeschnitten, und zwar dadurch, daß der Block 25 gegen die Formendfläche aufwärts oder abwärts bewegt wird. Die Form wird dann geöffnet und die Lamelle wird ausgestoßen. Die Vorrichtung steht dann bereit für die Herstellung einer anderen Lamelle.

Die fertige Verbundschaufel wird dann in der üblichen Weise dadurch hergestellt, daß die Lamellen übereinander gestapelt werden und in einer geeigneten Form gehärtet werden.

Die Nuten wurden als in Längsrichtung bezüglich der Form verlaufend dargestellt. Es sei jedoch bemerkt, daß diese Nuten unter jedem beliebigen Winkel gegenüber der Längsachse der Form angeordnet werden können.

Obwohl das Einsetzen der Anschlagdrähte und der Verstärkungsfäden in Handarbeit durchgeführt werden kann, kann das gesamte Arbeitsverfahren mittels einer Maschine durchgeführt werden, die der Reihe nach die Anschlagdrähte durch eine Führung in die

Nuten einsetzt und dann die Verstärkungsfaden in die Nuten einführt, bis diese gegen die Enden der Anschlagdrähte anliegen, wobei danach der Lamellenprofilgeber und die Anschlagdrähte zurückgezogen werden. Anschließend wird dann die Einspritzvorrichtung gegen die Form abgesenkt und das Harz wird in die Form eingespritzt und der Verfestigungsvor- - gang oder die Härtung werden gesteuert und die Verstärkungsfaden werden nach der Härtung oder nach der Abkühlung der Form abgeschnitten. Die Form-

hälften werden dann getrennt und die Lamelle wird ausgestoßen und die Form wird dann wieder zusammengesetzt, um eine andere Lamelle herzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von armierten Schaufellamellen mittels einer zweiteiligen Spritzgießform, gekennzeichnet durch aneinander angepaßte parallele Nuten (9), die in den aneinander angepaßten konturierten inneren Oberflächen (7) der beiden Formhälften (3, 5) ausgebildet sind, Zuführungen (29) für einzelne Verstärkungsfäden (11) in die Nuten (9) bei zusammengebauter r -πι, Anschläge (13) zum Stoppen eines jeden Fadens, nachdem dieser um eine vorbestimmte Strecke in die Form eingetreten ist, Einspritzvorrichtungen (30) zum Einspritzen eines geschmolzenen Bindematerials in den Raum, der zwischen den konturierten inneren Oberflächen (7) der zusammengebauten Form ausgebildet ist und Einrichtungen (25) zum Abschneiden der Fäden an der Außenseite der Form.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagvorrichtungen für jeden Faden (H) eine Anzahl von steifen Drähten (13) aufweisen, die in die Nuten (9) von dem Ende aus einsetzbar sind, welches dem Einführungsende der Fäden (11) gegenüberliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagdrähte (13) an ihrem der Form abgewandten Ende in einem Profilgeber (17,19) gehaltert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konturierten inneren Oberflächen (7) der Formhälften (3, 5) mit einem Trennmittel beschichtet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel Polytetrafluoräthylen ist.