DE2355631B2

DE2355631B2 - Verfahren zum herstellen eines duennwandigen kuehleinsatzes fuer eine hohle, luftgekuehlte turbinenschaufel

Info

Publication number: DE2355631B2
Application number: DE19732355631
Authority: DE
Inventors: Peter Edmond Hamden Conn. Albani (V.StA.)
Original assignee: Avco Corp
Current assignee: Avco Corp
Priority date: 1972-11-21
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1977-01-13
Also published as: US3858290A; DE2355631A1; IT996487B; JPS4981711A; GB1441970A; FR2206999A1; FR2206999B1; JPS5742456B2

Description

Im Zusammenhang mit der Verformung rohrförmiger Ausgangswerkstücke ist es an sich bekannt (US-PS

55 19 öS 074), diese mit einem Kunstharz ods? dgl zu fSüss, das nach der Vcffofüniiig wieder entfern! wird. Diese

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen Maßnahme dient dazu, eine unerwünschte Verformung eines dünnwandigen Kflhleitisatzes für eine hohle, des rohrförmigen Ausgangswerkstucks, z.B. Zusamkiftgekühlte Turbinenschaufel, mit einem der Schaufel- mendrücken und dgl, zu verhindern, form angepaßten, mit Löchern für den Kühlluftstrom 60 Das Verfahren nach der Erfindung ist einfach versehenen, am äußeren Ende mit einem Deckel durchzuführen und eignet sich deshalb gut für die verschlossenen, hohlen Strömungsprofilabschnitt kon- Massenfertigung von den in Rede stehenden KQhleinstanter Wandstärke und einem verstärkten Fußab- Sätzen beliebiger Abmessungen. Wegen der besonders schnitt für die Befestigung des Kühleinsatzes in der gewählten Ausgangswandstlrke, die nur von der Turbinenschaufel sowie mit Kanälen für die Kühiluf tzu- 65 Innenseite her verringert wird, findet der Faltvorgang in fuhr, bei dem die Wandstärke eines rohrförmigen die Form des Strömungtprofili durch die sich flach Ausgangswerkstückes in dem den Strömungsprofilab- aneinander legenden Innenrinde im Bereich des schnitt bildenden Bereich durch Abtragen von Werk- FuBabschniUes eine klar definierte Begrenzung. As? die

Kanäle für die Kühlluftzufuhr braucht kein besonderes Augenmerk gerichtet zu werden, da diese erst hinterher durch Beschneiden des Fußabsehnities freigelegt werden.

Ein Ausfuhrungsbeispiel ist in c'er Zeichnung darge- s stellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Turbinenschaufel, in die ein erfindungsgemäß hergestellter Kühleinsatz eingesetzt ist,

F i g. 2, 3,4 und 5 perspektivische Ansichten, die die aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte wiedergeben, die zürn Herstellen des Kühleinsatzes angewandt werden.

In der Fig. 1 ist eine Turbinenschaufel 10 mit einem aerodynamischen Strömungsprofilabschnitt 12 wiedergegeben, der sich von einer Fußplatte 14 aus nach außen hin erstreckt, die weiterhin einen Zapfen 16 aufweist, der der Befestigung der Turbinenschaufel 10 auf einer Turbinenrotorseheibe dient. Der Strömungsprofilabschnitt 12 begrenzt eine Kammer 18, Über das obere Teil des Zapfens 16 erstreckt sir>h ein Kanal 20, und ausgerichtete Öffnungen 22 bzw. 24 verlaufen von dem spitzen Ende des Strömungsprofilabschnitts 12 in die Kammer 18 bzw. von der Kammer 18 in den Kanal 20.

Im Inneren der Kammer 18 befindet sich ein dünnwandiger Kühleinsatz 26. Das äußere Ende des KUhleinsatzes 26 ist mit einem Deckel 28 versehen, dessen flanschartige Teile zusammen mit dem äußeren Teil des Kühleinsatzes 26 in eine Ausnehmung 30 hinein gebogen sind. Das untere Ende des Kühleinsatzes 26 weist einen verdichten Fußabschnitt 32 auf, der sich in einem mit Schlitz versehenen Ansatz 34 befindet. Ein Befestigungsbolzen 36 erstreckt sich durch eine Querbohrung 44 des Fußabschnittes 32.

Die Kühlluft tritt in das Innere des Kühleinsatzes 26, wie durch die Pfeile in F i g. 1 angezeigt, ein und wird sodann durch Löcher 38,40 in dem dünnwandigen Teil desselben abgegeben, wobei sie auf die innere Oberfläche der dünnwandigen Umkleidung auftrifft, die die Kammer 18 begrenzt Die Löcher 38 befinden sich in einer Reihe längs der Nasenkante des Kühleinsatzes 26. Die Locher 40 sind in den Seiten des Kühleinsatzes 26 vorgesehen. Die von dem Kühleinsatz 26 abgegebene Luft tritt sodann durch einen sich längs der Hinterkante des Strömungsprofilabschnittes 12 erstreckenden Schlitz 42 aus.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 2 bis 5 wird das erfindungsgemilße Verfahren nachfolgend erläutert, nach welchem der Kühleinsatz 26 hergestellt wird:

Ein rohrförmiges Ausgangswerkstück / von einer Länge, die in etwa derjenigen des fertigen Kühleinsatzes 26 entspricht, und dessen Wandstärke etwa der halben größten Profildicke des fertigen StrörnungsprO' filabschnittes t" des Kühleinsatzes 26 entspricht, wird mechanisch oder elektrochemisch oder in anderer Weise auf der Innenseite so bearbeitet, daß der obere Teil desselben die Wandstärke des fertigen Strömungsprofilabschnittes /"erhält, die über den Radius r in den verstärkten Fußabschnitt 32 übergeht. Das so ausgebildete Zwischenwerkslück t' wird sodann durch Preüwerkzeuge d in die das Strömungsprofil aufweisende Form gefaltet, wobei das Zwischenwerkstück t' zwischen denselben angeordnet wird. Hierbei wild zweckmäßigerweise das Zwischenwerkstück t' mit einem Füllkern 41 aus formbarem, fließfähigem Werkstoff, wie Hartwachs, gefüllt Das Falten kann in Abhängigkeit von dem Material des herzustellenden Kühleinsatzes 26 und der Wandstärke desselben in einem oder mehreren Arbeitsschritten durchgeführt werden. Weiterhin ist es zweckmäßig, dem Kühleinsatz eine Verwindung zu geben, wenn er für eine verwundene Turbinenschaufel Ϊ0 vorgesehen ist.

Nachdem das Zwischenwerkstück f in den Strömungsprofilabschnitt t" mit dem verstärkten Fußabschnitt 32 gefaltet worden ist, liegen die Innenwände im Bereich des Fußabschnittes 32 mit Ausgangswandstärke flach aneinander. Nach Entfernen des Füllkernes 41 wird sodann der Deckel 28 auf das obere Ende des Kühleinsatzes 2ö aufgebracht und daran angeschweißt oder in anderer Weise befestigt Abschließend erfolgt ein schräges Abschneiden am unteren Ende des Kühleinsatzes 26, wodurch Kanäle 43 für die Kühlluftzufuhr geöffnet werden. Schließlich wird noch die Querbohrung 44 zur Aufnahme des Befestigungsbolzens 36 angebracht

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kühleinsätze 26 können relativ klein sein und eine Länge in der Größenordnung von etwa 2,5 cm aufweisen. Der obere dünnwandige Teil des Kühleinsatzes 26 kann dabei eine Stärke von etwa 0,02 cm und der Fußabschnitt eine Dicke von etwa 0,2 cm haben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

stoff verringert und das entstehende Zwischenwerk-Patentansprüche: stück durch einen gegen zwei gegenüberliegende ,, , Wandbereiche senkrecht zu dessen Aihse gerichteten 1. Verfahren zum Herstellen eines dünnwandigen Preßdruck in die das Strömungsprofil aufweisende Kühieinsatzes für eine hohle, luftgekühlte Turbinen- 5 Form mit dem verstärkten Fußabschnitt gefatet wird, ¥ Khauftl, mit einem der Schaufelform angepaßten, und bei dem ferner die Löcher für den Kühlluftstrom \ "., mit Löchern für den Kühlluftstrom versehenen, am gebohrt werden und der Fußabschnitt Befestigungsvor-

'lußeren Ende mit einem Deckel verschlossenen, kehrungen erhält,

% Hohlen Strömungsprofilabschnitt konstanter Wand- Bei einem bekannten Herstellungsverfahren dieser

* stärke und einem verstärkten Fußabschnitt für die io Art (US-PS 36 97 192), bei dem diese Verfahrensschritte

{ Befestigung des Kühleinsatzes in der Turbinen- angewendet werden, erfordert insbesondere die Ausbil-

% ■ schaufel sowie mit Kanälen für die Kühlluft/.ufuhr, dung des Fußabschnittes des Kühleinsatzes sowie der

ί bei dem die Wandstärke eines rohrförmigen Befestigungsvorkehrungen an diesem Fu3abschnitt

f Ausgangswerkstückes in dem den Strömungsprofil- besondere, aufwendige Bearbeitungsvorgänge, bei de-

\ Abschnitt bildenden Bereich durch Abtragen von >5 nen immer darauf geachtet werden muß, daß die

Werkstoff verringert und das entstehende Zwi- öffnung für die Kühlluftzufuhr im Fußtei erhalten

»chenwerkstück durch einen gegen zwei gegenüber·- bleibt. Dazu wird dort nämlich der Fußabschnitt

liegende Wandbereiche senkrecht zu dessen Achse mehrmals abwechselnd verschiedenen Schmiedevor-

ienchteten Preßdruck in die das Strömungsprofi! gangen und spangebenden Bearbeitungen unterworfen,

W aufweisende Form mit dem verstärkten Fußab- «> die unabhängig von der Formgebung des Strömungs-

p schnitt gefaltet wird und bei dem ferner die Löcher profilabschnittes vorgenommen werden müssen. Dies

für d«n Kühlluftstrom gebohrt werden und der wird jedoch um so schwieriger, je kleiner die

Fußabschnitt Befestigungsvorkehrungen erhält, Abmessungen des Kühleinsatzes sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die Wand- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,

stärke des rohrförmigen Ausgangswerkstückes (t) 25 ein einfaches, für die Massenherstellung geeignetes

etwa der halben größten Profildicke des fertigen Verfahren zum Herstellen der genannten Kühlein-ätze

Strömungsprofilabschnittes (t") entspricht, das Ab- zu schaffen, das in3besonde.e für Kühleinsätze kleiner

tragen des Werkstoffes nur auf der Innenseite Abmessungen geeignet ist.

erfolgt und das Zwischenwerkstück (f) beim Falten Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, in die das Strömungsprofil aufweisende Form so 3° daß die Wandstärke des rohrförmigen Aus_&angswerkweit zusammengepreßt wird, bis die Innenwände im Stückes etwa der halben größten Profildicke des fertigen Bereich des Fußabschnittes (32) mit Ausgangswand- Strömungsprofilabschnittes entspricht, das Abtragen stärke flach aneinanderliegen, und daß die entsie- des Werkstoffes nur auf der Innenseite erfolgt und das henden Ecken am Fußabschnitt (32) bis in den Zwischenwerkstück beim Falten in die das Strömungsanschließenden Bereich des dünnwandigen Strö- 35 profil aufweisende Form so weit zusammengepreßt mungüprofilabschnittes (t") hinein unter Bilden der wird, bis die Innenwände im Bereich des Fußabschnittes Kanäle (43) für die Kühlluftzufuhr schräg abge- mit Ausgangswandstärke flach aneinanderliegen, und schnitten v/erden und der Fußabschnitt (32) eine daß die entstehenden Ecken am Fußabschnitt bis in den Querbohrung (44) zur Aufnahme eines Befestigungs- anschließenden Bereich des dünnwandigen Strömungsbolzens (36) erhält 40 profilabschnittes hinein unter Bilden der Kanäle fur die
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Kühlluftzufuhr schräg abgeschnitten werden und der zeichnet, daß das Abtragen des Werkstoffes Fußabschnitt eine Querbohrung zur Aufnahme eines elektrochemisch erfolgt Befestigungsbolzens erhält
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Zweckmäßig erfolgt dabei das Abtragen des Werkgekennzeichnet, daß das Zwischen werkstück ff'^ vor 45 stoffes in an sich bekannter Weise durch ein dem Falten in die das Strömungsprofil aufweisende elektrochemisches Verfahren.

Form mit einem Fallkern (41) aus formbarem, Weiterhin kann das Z wischen we? ksiück vor dem

fließfähigen Werkstoff gefüllt wird, der nach dem Falten in die das Strömungsprofil aufweisende Form mit

Falten wieder entfernt \ ird. einem Füllkern aus formbarem, fließfähigem Werkstoff
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- V> gefüllt werden, der nach dem Falten wieder entfernt zeichnet, daß der Füllkern (41) aus Hartwachs wird Vorzugsweise besteht dieser Füllkern aus besteht Hartwachs.