DE3208303A1

DE3208303A1 - Vorrichtung zum formen oder zur wiederherstellung der urspruenglichen form eines gegenstands mit einer unregelmaessigen gestalt

Info

Publication number: DE3208303A1
Application number: DE19823208303
Authority: DE
Inventors: John Richard 06422 Durham Conn. Legge
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1982-03-08
Publication date: 1982-11-04
Also published as: CA1178129A; IL65173A; SE441985B; NL8200948A; US4383426A; FR2501544B1; IL65173A0; GB2094691A; FR2501544A1; SE8201564L; JPS57160539A; IT8220186A0; GB2094691B; IT1150327B

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, mit welcher eine Luftschaufel gebogen werden kann, damit sie die erforderlichen Abmessungen erholt bzw. damit eine Luftschaufel wieder auf die ursprüngliche Form gebracht wird. Die Vor- ■ richtung eignet sich besonders zur Wiederherstellung der Form von abgenutzten Luftschaufeln von Gasturbinen, um sie wieder auf die ursprünglichen Abmessungen zu bringen.

Es gibt Werkzeuge zum Formen komplizierter Gegenstände, wie' z'. B. Luftschaufeln. Dabei wird eine flexible Trennwand verwendet, um auf den gesamten Gegenstand einen gleichmäßigen Druck auszuüben. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist in der US-PS 3 ^01 190 beschrieben. Der Zweck dieser Vorrichtung besteht darin, eine gleichmäßige Verdichtung über die gesamte Oberfläche der Luftschaufel zu erzielen. Im Gegensatz hierzu ist es beim Biegen einer Luftschaufel, um die ursprünglichen Abmessungen an der Vorder- und/oder Hinterkante wieder herzustellen, wesentlich, einen lokalen Druck auszuüben, um die Luftschaufel in bestimmten Bereichen zu biegen. Die genannte Vorrichtung wird für komplizierte Luftschaufeln verwendet. Diese wird gegen eine Formungsoberfläche in einer der Formteile gedrückt. Die andere Schaufeloberfläche, die nicht mit der Form in Berührung ist, sondern an welcher die flexible Trennwand anliegt, wird nicht notwendigerweise auf die gewünschte Form gebracht.

Wenn eine neue Luftschaufel night innerhalb der zulässigen Toleranzen liegt, dann ist es häufig möglich, die Luftschaufel mit Hilfe eines Formwerkzeugs in ausgewählten Bereichen zu biegen, um die gewünschten Winkel und Abmessungen zu erhalten, so daß die geforderten Dimensionen erreicht werden. Dies gilt auch für abgenutzte Luftschaufeln, die sich beim Gebrauch

etwas verbogen haben können. Ein. Merkmal der Erfindung ist eine Anordnung für die Erhitzung der Luftschaufel in einem Paar von Formwerkzeugen, so daß die Luftschaufel erhitzt und gegen eines der Formwerkzeuge gedrückt werden kann, damit die Luftschaufel die Form des Formwerkzeugs annimmt, wobei der Druck eines inerten Gases verwendet wird, welches gegen

eine Trennwand drückt, die zumindest an einem Teil der Luftschaufel anliegt. Um einen Durchtritt von Gas bei den nötigen hohen Temperaturen zu verhindern, muß die Trennwand aus Metall bestehen und mit ihrem Rand am betreffenden Formwerkzeug angeschweißt sein.

Luftschaufeln dieser Art, wie sie beispielsweise für die Eintrittsventilatoren eines Düsenmotors verwendet werden, haben zwei kritische Bereiche, nämlich einen an der Saugoder Niederdruckseite an der Vorderkante der Luftschaüfel und einen an der Hochdruckseite an ihrer Hinterkante, Bei der Inspektion werden die Winkel der Luftschaufel in diesen beiden Bereichen gemessen, wobei die Luftschaufel bestimmten Toleranzvorschriften entsprechen muß.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist eine Vorrichtung, in welcher beide Seiten der Luftschaufel festgehalten werden, wobei ein lokalisierter Druck angewendet wird, um nur einen Teil der Luftschaufel auf die gewünschte Form zu bringen. Wenn beispielsweise die Vorderkante (die Niederdruckseite) der Luftschaufel eine konvexe Oberfläche aufweist, die kritisch ist, dann wird die Vorrichtung so gebaut, daß der Rest der Luftschaufel in den Formwerkzeugen festgehalten wird und ein lokalisierter Druck auf die konkave Seite der Luftschaufel angewendet wird, um sie gegen das andere Formwerkzeug zu drücken und in die Form der Luftschaufel an die Gestalt des Formwerkzeugs in diesem Bereich anzupassen. Luftschaufeln und Ventilatoren verändern ihre Dicke innerhalb erlaubter Grenzen in verschiedenen Bereichen immer etwas. Ein Merkmal der Er-

findung ist die Anlegung eines Drucks in den Formwerkzeugen in einem bestimmten Bereich, wodurch die Luftschaufel unabhängig von der Dicke der betreffenden Luftschaufelbereiche gegen das Formwerkzeug gedrückt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einander gegenüberliegende Formwerkzeuge, eines für jede Seite der Luftschaufel, wobei auf einem Formwerkzeug in einem bestimmten Bereich der Luftschaufel eine Trennwand angebracht,ist, um Druck gegen · die Schaufel nur in diesem Bereich auszuüben und sie gegen das andere Formwerkzeug zu pressen, um die Luftschaufel in dem betreffenden Bereich wieder auf die gewünschte Form zu bringen. Wenn eine Inspektion eine Wiederherstellung bestimmter Winkel und Abmessungen auf einer Seite der Schaufel an deren Vorderkante und auf der anderen Seite der Schaufel an deren Hinterkante erfordert, dann kann jedes der FormwerkT zeuge in einem lokalen Bereich eine Trennwand aufweisen, die so angeordnet ist, daß sie die Vorderkante entlang der konvexen oder Saugseite formt, indem sie diese gegen das gegenüberliegende Formwerkzeug drückt, wobei eine weitere Trennwand in der Nähe des hinteren Rands angeordnet ist, welches die konkave Seite des hinteren Rands gegen das andere Formwerkzeug drückt.

Allgemein umfaßt die Erfindung das Konzept der Anordnung einer flexiblen Trennwand über einem Bereich eines Formwerkzeugs eines Paars von Formwerkzeugen', wobei sie so angeordnet ist, daß sie Druck nur auf einen bestimmten Bereich des Gegenstands zwischen den Formwerkzeugen ausübt, wobei der. bestimmte Bereich des Gegenstands gegen das andere Formwerkzeug gedrückt wird. Dabei ist die Trennwand fest an das Formwerkzeug rund um den Rand einer Ausnehmung angeschweißt, so daß ein Durch- . , tritt von Druckmedium unterhalb der Trennwand unmöglich ist. Es wird darauf hingewiesen, daß bei einer solchen Arbeitsweise die Luftschaufel auf eine hohe Temperatur gebracht werden muß, um sie formen zu können, das heißt also, daß die Trennwand aus

einem Material bestehen muß, das die nötige Hitze aushält. Demgemäß sind übliche Dichtungen hier ungeeignet.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 einen Vertikalschnitt durch''eine erfindungsgemäße Vorrichtung, , wobei der ausgewählte Bereich'der Luftschaufel eine ganze Seite bildet; und ,

Figur 2 einen teilweisen vertikalen Schnitt durch eine Abwandlung der Vorrichtung, wobei zwei Trennwände und Ausnehmungen verwendet werden, um kleine ausgewählte Bereiche an gegenüberliegenden Seiten der Luftschaufel zu formen.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einer Presse mit einem Bett 2 und einem gegenüberliegenden Kopf 4, der gegen das Bett bewegbar ist. Sowohl auf dem Bett 2 als auch auf dem Bett sind Heizplatten 6 bzw. 8 vorgesehen, in denen geeignete Heizer 10 enthalten sind. Die Heizer 10 sind nur in der Heizplatte 8 zu sehen. Ein feststehendes Formwerkzeug 12 ist an der Heizplatte 6 befestigt und weist auf der gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 14 auf, die so geformt ist, daß sie einer Seite des zu bearbeitenden Gegenstands, im vorliegenden Fall einer Luftschaufel 16, entspricht. Gegenüberliegend dem Formwerkzeug 12 befindet sich ein bewegliches, auf der Heizplatte 8 befestigtes Formwerkzeug 18 mit einer Ausnehmung 20, die der Ausnehmung 14 gegenüberliegt. Eine Metalltrennwand erstreckt sich über die Ausnehmung 20 und ist mit ihren Rändern am Formwerkzeug 18 angeschweißt, und zwar am Rand der Ausnehmung 20, derart, daß ein gasdichter Verschluß entsteht. Diese Trennwand 22 liegt an der oberen Seite der Luftschaufel 16 an, nämlich an der Seite, die der Anlagefläche an der Ausnehmung 14 gegenüberliegt.

Die Formwerkzeuge 12 und 18 besitzen um den Umfang herum laufende, in ihrer Form aufeinander abgestimmte Auskehlungen

bzw. 26 sowie Platten 28 bzw. 30, die am Boden der Auskehlung 24 bzw. an der Oberseite der Auskehlung 26 befestigt sind. Die Platte 28 trägt einen nach oben geöffneten Trog 32, während die Platte 30 einen nach unten abstehenden Flansch hält, der in den Trog paßt. Der Flansch und der Trog sind so angeordnet, daß sie, wenn sie ineinandergreifen, eine Kammer 36 definieren, welche die einander gegenüberliegenden Formwerkzeuge umgibt und welche während des Betriebs der Vorrichtung mit einem Inertgas gefüllt werden kann. Eine Gaszuführleitung 38 erstreckt sich durch den Trog 32, während eine Gasabführleitung 40 den Flansch 34 durchquert. Dieser Flansch 34 ist hohl, und da er oben und unten geschlossen ist, kann er mit einer geeigneten Isolation gefüllt werden, um Wärmeverluste aus den Formwerkzeugen zu verringern. Der Trog kann ebenfalls mit einer Isolation gefüllt sein, die zusammengedrückt wird, wenn der Flansch in den Trog eintritt.

Beim Betrieb wird eine zu formende oder wieder auf ihre ursprüngliche Form zu bringende Luftschaufel in die Ausnehmung des Formwerkzeugs 12 gelegt, worauf die Formwerkzeuge in die gezeigte Lage zusammengeführt werden. Ein Inertgas, wie z. B. Argon, wird dann in die Kammer; 36 eingeführt, und die Formwerkzeuge, die bereits durch die Heizer erhitzt worden sind, bringen die Luftschaufel auf eine deformierbare Temperatur. Ein unter Druck stehendes Inertgas wird dann in die Ausnehmung 20 durch eine Zuführleitung 42 eingeführt, um die Luftschaufel gegen die Oberfläche der Ausnehmung 14 im Formwerkzeug 12 zu drücken, wodurch der Luftflügel in die gewünschte Form gebogen wird. Der hohe Gasdruck in der Ausnehmung 20 wird durch gute Befestigung der Trennwand am Rand der Ausnehmung aufrechterhalten. Nach der für die Erhitzung und Formung der Luftschaufel nötigen Zeit wird der Druck in der Ausnehmung 20 durch ein Ventil 44 in der Zuführleitung 42'abgelassen, wird der Druck in der Kammer 36 durch ein Ventil 45 in der Leitung 3 8 beseitigt, werden die Formwerkzeuge auseinanderbewegt und

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wird die Luftschaufel aus "der Ausnehmung 14 entnommen.

Die oben beschriebene Vorrichtung eignet sich dann, wenn die Luftschaufel gegen eine einzige Oberfläche, nämlich der Wandung der Ausnehmung 14, geformt werden soll, um die gewünschte Form der Luftschaufel zu erzielen. Wenn jedoch die nachzuformenden Oberflächen auf gegenüberliegenden Seiten einer Luftschaufel liegen, beispielsweise wenn die konvexe Oberfläche in der Nähe der Vorderkante und die konkave Oberfläche in der Nähe der Hinterkante kritisch sind, dann kann es erwünscht sein, Formdrücke auf gegenüberliegende Seiten der Luftschaufel nur in bestimmten Bereichen anzuwenden. Demgemäß besitzt bei der Vorrichtung von Fig. 2 - welche nur die beiden Formwerkzeuge 52 und 54 entsprechend den Formwerkzeugen 12 bzw. 18 von Fig. 1 zeigt - das Formwerkzeug 52 eine Ausnehmung 5.6, die in ihrer Form im allgemeinen dem konvexen Formwerkzeug der Luftschaufel

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entspricht, wobei jedoch eine tiefere Ausnehmung 58 in der Nähe der Vorderkante der Schaufel vorhanden ist. Auf .das Formwerkzeug 52 ist um die Ausnehmung 58 eine Trennwand 60 aufgeschweißt. Unter hohem Dr.uck stehendes Inertgas kann durch eine Leitung 61 in die Ausnehmung eingelassen werden.

In ähnlicher Weise besitzt das Formwerkzeug 54 eine Ausnehmung 62, die in ihrer Form im allgemeinen der konkaven Seite der Luftschaufel entspricht, und eine tiefere Ausnehmung 64 in der Nähe der Hinterkante der Luftschaufel. über der Ausnehmung 64 liegt eine Trennwand 66, die an das Formwerkzeug 54 am Rand der Ausnehmung 64 angeschweißt ist. Unter hohem Druck stehendes Inertgas kann in diese Ausnehmung 64 durch eine Leitung 68 eingelassen werden, um einen hohen Druck auf die Luftschaufel in diesem ausgewählten Bereich auszuüben und um sie gegen die Ausnehmung 56 zu drücken, die in diesem Bereich der gewünschten Form der Luftschaufel entspricht. Wenn, bei dieser Vorrichtung eine Luftschaufel wieder auf die ur-' sprüngliche Form gebracht wird, dann werden sowohl die konvexe

Oberfläche der Luftschaufel in der Nähe der Vorderkante als auch die konkave Oberfläche der Luftschaufel in der Nähe der Hinterkante fest gegen die Präzisionoberflächen des Formwerkzeugs in diesem Bereich gedrückt und geformt. Diese Luftschaufeloberflächen haben nach einer solchen Formung die gewünschten Relationen zueinander-und zum übrigen Teil der Luftschaufel, so daß die gesamte Luftschaufel die Formerfordernisse wieder erfüllt und wieder in der Maschine verwendet werden kann. Es wird darauf hingewiesen/ daß die solchermaßen wieder geformten Luftschaufeln aus Metall, wie z. B. Titan, bestehen, und daß die Trennwände notgedrungenermaßen flexible Metalltrennwände sind, die die hohen Temperaturen

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aushalten können und die auch auf den Formwerkzeugen angeschweißt werden können, um bei'den auftretenden Temperaturen einen gasdichten Verschluß sicherzustellen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

(lJ Vorrichtung zum Formen oder zur Wiederherstellung der ursprünglichen Form eines Gegenstands mit einer unregelmäßigen Gestalt, wie z. B. einer Luftschaufel, gekennzeichnet durch ein Formwerkzeug (12) mit einer Oberflächengestalt, die einer Oberfläche des Gegenstands (16) entspricht, ein gegenüberliegendes Formwerkzeug (18) mit .einer entsprechend gestalteten Oberfläche, wobei die Formwerkzeuge miteinander einen Hohlraum für die Aufnahme des Gegenstands bilden, eine flexible Trennwand (22) über zumindest einem Teil einer der Oberflächen eines der Formwerkzeuge (12) derart, daß sie an · dem Gegenstand (16) in Anlage gebracht .werden kann, wobei die Trennwand (22) entlang ihres Rands an das zugeordnete Formwerkzeug (18) angeschweißt ist, und eine Einrichtung (42) für die Zuführung eines Druckfluids hinter die Trennwand·(22), um· diese gegen den benachbarten Teil des Gegenstands (16) zu drücken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10) zur Erhitzung jeder der Formwerkzeuge (12, 18) um den darin befindlichen Gegenstand (16) aufzuheizen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Zusammenführen der Formwerkzeuge (12, 18), um einen Gegenstand (16) dazwischen festzuhalten, und eine Einrichtung (32, 34), welche die'Formwerkzeuge (12, 18) umgibt, derart, daß eine Gaskammer (36) rund um die Formwerkzeuge (12, 18) gebildet wird, wenn diese aneinander anliegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (32, 34) einen Trog (32), der eines der Formwerkzeuge (12) umgibt, und einen Flansch (34), der das andere Formwerkzeug (18) umgibt und in den Trog (32) paßt, umfassen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (34) hohl und isoliert ist. .
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (38) für die Zuführung des gleichen Gases zur. Kammer (36) wie zur Trennwand (22).
7. Vorrichtung zum Formen ,bzw. zur Wiederherstellung der ursprünglichen Form eines Gegenstands mit einer unregelmäßigen Gestalt, wie z. B. einer Luftschaufel, wobei die kritischen Oberflächen in der Nähe der Vorderkante und der Hinterkante sich an gegenüberliegenden Seiten der Luftschaufel befinden, gekennzeichnet durch ein Formwerkzeug (52) mit einer Oberflächengestalt, die einer Oberfläche des Gegenstands entspricht; ein gegenüberliegendes Formwerkzeug (54) mit einer entsprechend gestaltenden Oberfläche, wobei die Formwerkzeuge (52, 54) miteinander einen Hohlraum für di'e Aufnahme des Gegenstands bilden; eine flexible Trennwand (66) auf einem Formwerkzeug (54) in der Nachbarschaft eines Endes einer Ausnehmung (64) in solcher Lage, daß es am Gegenstand in der Nachbarschaft eines Rands anliegt, wobei die Trennwand (66) entlang ihrer Ränder am zugeordneten Formwerkzeug (54) festgeschweißt ist; eine weitere flexible Trennwand (60) auf dem anderen Formwerkzeug (52) in der Nachbarschaft des anderen Endes einer Ausnehmung (58) in solcher Lage, daß sie am Gegenstand in der Nachbarschaft des anderen Rands anliegt, wobei die Trennwand (60) entlang ihrer Ränder am weiteren Formwerkzeug (52) festgeschweißt ist; eine Einrichtung zum Bewegen der Formwerkzeuge gegeneinander und voneinander, um einen Gegenstand einbringen und ihn durch Schließen der Formwerkzeuge (52, 54) festhalten zu können; und eine Einrichtung, (68, 69) für die Zuführung von Druckfluid zu jeder Trennwand (66, 60), um sie gegen die. benachbarten Bereiche des Gegenstands zu pressen, wodurch eine Seite des Gegenstands gegen einen Teil einer der Formwerkzeuge entlang eines Rands des Gegenstands gedrückt wird

und die andere Seite des Gegenstands gegen das andere Formwerkzeug entlang des anderen Rands gedrückt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10) zum Erhitzen beider Formwerkzeuge (52, 54), um den darin befindlichen Gegenstand aufzuheizen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Einrichtungen (32, 34), welche die Formwerkzeuge (52, 54) umgeben, um eine Gaskammer (36) zu bilden, wenn die Formwerkzeuge (52, 54) geschlossen sind, und eine Einrichtung (38) für die Zuführung eines Inertgases zur Kammer (36).
10. Formwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (32, 34) einen Trog (32), der eines der Formwerkzeuge (52) umgibt, und einen Flansch (36), der das andere Formwerkzeug (54) umgibt und in den Trog (32) paßt, umfassen.