DE2355631C3 - Verfahren zum Herstellen eines dünnwandigen KUhleinsatzes fur eine hohle, luftgekühlte Turbinenschaufel - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dünnwandigen Kühleinsatzes für eine hohle, luftgekühlte Turbinenschaufel, mit einem der Schaufelform angepaßten, mit Löchern für den Kühlluftstrom versehenen, am äußeren Ende mit einem Deckel verschlossenen, hohlen Strömungsprofilabschnitt konstanter Wandstärke und einem verstärkten Fußabschnitt für die Befestigung des Kühleinsatzes in der Turbinenschaufel sowie mit Kanälen für die Kühllufizufuhr, bei dem die Wandstärke eines rohrförmigen Ausgangswerkstückes in dem den Strömungsprofilabschnitt bildenden Bereich durch Abtragen von Werkstoff verringert und das entstehende Zwischenwerkstück durch einen gegen zwei gegenüberliegende Wandbereiche senkrecht 711 dessen Achse gerichteten Preßdruck in die das Strömungsprofil aufweisende Form mit dem verstärkten Fußabschnitt gefaltet wird, und bei dem ferner die Löcher für den Kühlluftstrom gebohrt werden und der Fußabschnitt Befestigungsvorkehrungen erhält.

Bei einem bekannten Herstellungsverfahren dieser Art (US-PS 36 97 192), bei dem diese Verfahrensschritte angewendet werden, erfordert insbesondere die Ausbildung des Fußabschnittes des Kühleinsatzes sowie der Befestigungsvorkehrungen an diesem Fußabschnitt besondere, aufwendige Bearbeitungsvorgänge, bei denen immer darauf geachtet werden muß, daß die öffnung für die Kühlluftzufuhr im Fußteil erhalten bleibt. Dazu wird dort nämüch der Fußabschniitt mehrmals abwechselnd verschiedenen Schmiedevorgängen und spangebenden Bearbeilungen unterworfen, die unabhängig von der Formgebung des Strömungsprofilabschnittes vorgenommen werden müssen. Dies wird jedoch um so schwieriger, je kleiner die Abmessungen des Kühleinsatzes sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, für die Massenherstellung geeignetes Verfahren zum Herstellen der genannten Kühleinsätze zu schaffen, das insbesondere für Kühleinsätze kleiner Abmessungen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wandstärke des rohrförmigen Ausgangswerkstückes etwa der halben größten Profildicke des fertigen Strömungsprofilabschnittes entspricht, das Abtragen des Werkstoffes nur auf der Innenseite erfolgt und das Zwischenwerkstück beim Falten in die das Strömungsprofil aufweisende Form so weit zusammengepreßt wird, bis die Innenwände im Bereich des Fußabschnittes mit Ausgangswandstärke flach aneinanderliegen, und daß die entstehenden Ecken am Fußabschnitt bis in den anschließenden Bereich des dünnwandigen Strömungsprofilabschnittes hinein unter Bilden der Kanäle für die Kühlluftzufuhr schräg abgeschnitten werden und der Fußabschnitt eine Querbohrung zur Aufnahme eines Befestigungsbolzens erhält.

Zweckmäßig erfolgt dabei das Abtragen des Werkstoffes in an sich bekannter Weise durch ein elektrochemisches Verfahren.

Weiterhin kann das Zwischenwerkstück vor dem Falten in die das Strömungsprofil aufweisende Form mit einem Füllkern aus formbarem, fließfähigem Werkstoff gefüllt werden, der nach dem Falten wieder entfernt wird. Vorzugsweise besteht dieser Füllkern aus Hartwachs.

Im Zusammenhang mit der Verformung rohrförmiger Ausgangswerkstücke ist es an sich bekannt (US-PS 19 08 074), diese mit einem Kunstharz oder dgl. zu füllen, das nach der Verformung wieder entfernt wird. Diese Maßnahme dient dazu, eine unerwünschte Verformung des rohrförmigen Ausgangswerkstücks, z. B. Zusammendrücken und dgl., zu verhindern.

Das Verfahren nach der Erfindung ist einfach durchzuführen und eignet sich deshalb gut für die Massenfertigung von den in Rede stehenden Kühleinsätzen beliebiger Abmessungen. Wegen der besonders gewählten Ausgangswandstärke, die nur von der Innenseite her verringert -*ird, findet der Fakvorgar.g in die Form des Strömungsprofils durch die sich flach aneinander legenden Innenwände im Bereich des Fußabschnittes eine klar definierte Begrenzung. Auf die

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

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 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 zum 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 Turbinenrotorscheibe dient. Der Strömungsprofilabschnitt 12 begrenzt eine Kammer 18. Über das obere Teil des Zapfens 16 erstreckt sich 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 Kühleinsalz 26. Das äußere Ende des Kühleinsatzes 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 befinde;. 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 Löcher 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 Fig. 2 bis 5 wird das erfindungsgemäße Verfahren nachfolgend erläutert, nach welchem der Kühleinsatz 25 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 Strömungsprofilabschnittes t" des Kühleinsalzes 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 t"erhält, die über den Radius r in den verstärkten Fußabschnitt 32 übergeht. Das so ausgebildete Zwischenwerkstück 1' wird sodann durch Preßwerkzeuge d in die das Strömungsprofil aufweisende Form gefaltet, wobei das Zwischenwerkstück t' zwischen denselben angeordnet wird. Hierbei wird 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 10 vorgesehen ist.

Nachdem das Zwischenwerkstück V in den Strömungsprofilabschnitt /" 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 26 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 e;wa 0,2 cm haben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines dünnwandigen Kühleinsatzes für eine hohle, luftgekühlte Turbinenschaufel, mit einem der Schaufelform angepaßten, mit Löchern für den Kühlluftstrom versehenen, am äußeren Ende mit einem Deckel verschlossenen, hohlen Strömungsprofilabschnitt konstanter Wandstärke und einem verstärkten Fußabschnitt für die 'o Befestigung des Kühleinsatzes in der Turbinenschaufel sowie mit Kanälen für die Kühlluftzufuhr, bei dem die Wandstärke eines rohrförmigen Ausgangswerkstückes in dem den Strömungsprofilabschnitt bildenden Bereich durch Abtragen von 'S Werkstoff verringert und das entstehende Zwischenwerkstück durch einen gegen zwei gegenüberliegende Wandbereiche senkrecht zu dessen Achse gerichteten PreOdruck in die das Strömungsprofil aufweisende Form mit dem verstärkten Fußabschnitt gefaltet wird und bei dem ferner die Löcher für den Kühlluftstrom gebohrt werden und der Fußabschnitt Befestigungsvorkehrungen erhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des rohrförmigen Ausgangswerkstückes (t) etwa der halben größten Profildicke des fertigen Strömungsprofilabschnittes (V) entspricht, das Abtragen des Werkstoffes nur auf der Innenseite erfolgt und das Zwischenwerkstück (V) beim Falten in die das Strömlingsprofil aufweisende Form so weit zusammengepreßt wird, bis die Innenwände im Bereich des Fußabschnittes (32) mit Ausgangswandstärke flach aneinanderliegen, und daß die entstehenden Ecken am Fußabschnitt (32) bis in den anschließenden Bereich des dünnwandigen Strömungsprofüabschnittes (V) hinein unter Bilden der Kanäle (43) für die Kühlluftzufuhr schräg abgeschnitten werden und der Fußaöschnitt (32) eine Querbohrung (44) zur Aufnahme eines Befestigungsbolzens (36) erhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtragen des Werkstoffes elektrochemisch erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenwerkstück (t')\or dem Falten in die das Strömungsprofil aufweisende Form mit einem Füllkern (41) aus formbarem, fließfähigen Werkstoff gefüllt wird, der nach dem Falten wieder entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkern (41) aus Hartwachs besteht.