DE3241948A1

DE3241948A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer neuen kante an einem geblaeseblatt

Info

Publication number: DE3241948A1
Application number: DE19823241948
Authority: DE
Inventors: Harold Maynard 06033 Glastonbury Conn. Sharon
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1981-11-16
Filing date: 1982-11-12
Publication date: 1983-06-23
Also published as: FR2516417B1; CA1214926A; DE3241948C2; JPH029504A; JPS5890420A; GB2109726A; FR2516417A1; BR8206595A; GB2109726B; MX159380A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft Schneidwerkzeuge zur Wiederformung der Tragflächenkante eines Blattes oder einer Schaufel, insbesondere einer Gebläseschaufel für ein Gasturbinentriebwerk.

Es ist wohlbekannt, daß die Gebläsewirksamkeit in einem großen Ausmaß von der Tragflächengestalt des Gebläses und insbesondere von der Gestalt der voreilenden Kante der Tragfläche abhängt. Kürzlich vorgenommene Untersuchungen haben angedeutet, daß eine dünnere und wohl abgerundete voreilende Kante die Gebläseleistung und den Wirkungsgrad beträchtlich verbessert. Routinemäßig würde dies dadurch erreicht werden, daß das Gebläse in einer Uberholungswerkstatt überarbeitet wird oder das Gebläse an den Hersteller zurückgeschickt wird, um die erwünschte neue Gestaltung vorzunehmen. Es ist wünschenswert diese voreilende Kante zu formen/ ohne daß es notwendig ist, das Blatt an der Hersteller zur vollständig Neuformung einzusenden. Man erhofft sich statt dessen, daß die voreilende Kante am Einsatzort neugeformt werden kann, ohne daß eine nennenswerte Stillstandszeit für das Triebwerk erforderlich ist. ·

überdies sind bei der Herstellung neuer Blätter keine zwei Blätter genau gleich gestaltet und es ist daher unmöglich, die voreilenden Kanten der Blätter auf präzise erwünschte Abmessungen und Konturen maschinell mit Nocken oder rechnergesteuerten Maschinen zu bearbeiten. Sie müssen daher auf die erwünschte Präzision handbearbeitet werden und es werden geeignete Werkzeuge für die Handformung dieser Kante benötigt. Derartige Werkzeuge wären auch nützlich, bei der Aufarbeitung des Blattes nach einer gewissen Gebrauchsdauer, während der normale Abnutzungs- und Verschleißerosion die Gestalt der voreilenden Kante verschlechtert.

BAD OBlGINAL

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Durch die Erfindung wird ein Satz von Schneidwerkzeugen geschaffen, die zur manuellen Nachbearbeitung der Kante eines Blattes auf die erwünschte neue Dicke und zur Herstellung einer aerodynamisch gerundeten Kontur der Kante dienen. Dabei sind Begrenzungs.einrichtungen in den Schneidwerkzeugen vorgesehen, um die Neuformung der Kante auf eine gewünschte Kontur innerhalb akzeptabler Grenzen sicherzustellen.

Ferner wird durch die Erfindung ein Verfahren angegeben, mit welchem die Kante in zwei Schritten bearbeitet wird, um die neue dünne erwünschte Kontur zu erzeugen.

Gemäß der Erfindung wird die Kante des Blattes oder der Schaufel auf die gewünschte Größe in einem zweistufigen Verfahren geschnitten, bei dem im ersten Schritt eine Seitenoberfläche des Blattes in der Nähe des Radius der Kante mit einem ersten Schneidewerkzeug geschnitten wird, um die erwünschte Relation der Oberfläche der Sehne des Blattes und die erwünschte Blattdicke herzustellen, während beim zweiten Schritt die voreilende Kante in sehr geringem Abstand rückwärts von jeder Seite des Blattes unter Verwendung eines zweiten Werkzeugs geschnitten wird, um den erwünschten Radius oder die Krümmung an der Kante zu erzeugen, und um die präzise erwünschte Dicke des Blattes in enger Nachbarschaft der voreilenden Kante zu erzielen. Diese. Werkzeuge können Karbidwerkzeugeinsätze in geeigneten Haltern sein, welche die richtige Schneidwirkung bezüglich der Sehne des Blattes sicherstellen.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht der Originalkontur der voreilenden Kante;

Fig. 2 eine Schnittansicht wie in der Fig. 1, wobei die neue dünnere Kontur nach Vollendung des Schneidvorgangs dargestellt ist;

Fig. 3 eine Seitenansicht des ersten verwendeten Werkzeugs und Halters;

Fig. 4 eine Draufsicht der Lage des Schneidwerkzeugs in diesem Halter;

Fig. 5 eine Seitenansicht des zweiten Werkzeughalters;

Fig. 6 eine Draufsicht der Lage des Schneidwerkzeuges in dem zweiten Halter; und

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht der erwünschten Kante nach dem ersten Schneidvorgang.

Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, ist die ursprüngliche voreilende Kante verhältnismäßig dick Und weist an der voreilenden Kante eine Krümmung 2 auf, welche in die entgegengesetzten Oberflächen 4 und 6 des Blattes bzw, der Schaufel in der Nähe der voreilenden Kante übergeht. Die Dicke der voreilenden Kante kann etwa 1,27 mm am Punkt 8 des Blattes sein. Eine bevorzugte Kontur der voreilenden Kante ist in der Fig. 2 gezeigt, wobei die voreilende Kante 2¹ eine Krümmung aufweist, deren Radius notwendigerweise kleiner ist und deren Dicke zwischen den entgegengesetzten Oberflächen 4¹ und 6' am Punkt 8' etwa 0,76 mm beträgt.

BAD ORIGINAL

Die Erfindung betrifft Werkzeuge zur Wiederformung der voreilenden Kante mit einer Kontur wie in der Fig. 2 gezeigt, sowie ein Verfahren, mit dem es möglich ist, diese Formung am Einsatzort vorzunehmen.

Um dies zu erreichen, wird die voreilende Kante der Tragfläche nacheinander mit zwei Werkzeugen bearbeitet, wobei das erste nur eine Oberfläche des Blattes in der Nähe der voreilenden Kante schneidet und das zweite Werkzeuge die voreilende Kante und.eine oder beide Oberflächen in enger Nachbarschaft zu dieser schneidet. Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, weist das erste Werkzeug einen Griff 12 auf, an dessen Ende ein Montageblock 14 befestigt ist, in welchem ein Karbidwerkzeugeinsatz 16 getragen ist, welcher eine Schneidkante 18 aufweist- Ein Stift 20 ist ebenfalls im dem Block gehaltert. Der Stift und die Schneidkante bilden, einen Winkel von etwa 140° zum Griff, wie gezeigt, und einen Winkel von etwa 14° zueinander in dem Montageblock. Die Schneidkante des Werkzeugs verläuft parallel zum Stift und zur Mittellinie des Stiftes, wie gezeigt. Obgleich der Winkel von 14° für ein spezielles Werkzeug vorgegeben ist, ist doch anzumerken, daß dieser Winkel tatsächlich derart eingestellt wird, daß er dem erwünschten Winkel zwischen den entgegengesetzten Gebläseschaufeloberflächen in der Nähe der voreilenden Kante angepaßt ist. Dieser Winkel kann sich ändern, und zwar in Abhängigkeit von dem speziell bearbeiteten Blatt bzw. der Schaufel. Beispielsweise hatte ein mit der Vorrichtung mit diesen Merkmalen behandeltes Gebläseblatt einen Winkel von 14 zwischen den entgegengesetzten Oberflächen, und daher wird der Werkzeugwinkel auf 10°, gesehen senkrecht zur Schneidfläche, eingestellt. Der Werkzeugwinkel ist kleiner als der Blattwinkel, da das Werkzeug in einem Winkel zur Blattkante verwendet wird. An dem oberen Ende der zwischen dem Werkzeugeinsatzstück und dem Stift geformten Kerbe 22 ist ein zweiter Stift 24 vorgesehen, der im wesentlichen rechtwinkelig zum

Stift 20 steht und an einer Stelle angeordnet ist, um die Kante der Gebläseschaufel zu begrenzen, .wenn diese in den Schlitz eintritt und von dem Werkzeug bearbeitet wird. Die Stellschraube 34 hält den Stift 24 in seiner Stellung.

Der Werkzeugeinsatz ist dadurch herausnehmbar, daß eine Klemmschraube 26 gelöst wird, die sich durch einen Klemmblock 28 hindurcherstreckt. Dieser Block weist eine Ausnehmung 32 zur Aufnahme des Werkzeugeinsätzes auf. Bei der Anwendung wird das Werkzeug derart gegen die Kante des Blattes gehalten, daß der Griff in einem Winkel von etwa 5 zur Kante steht. Dies ermöglicht es der Bedienungsperson, den Griff zu halten, ohne daß die Hände gegen das Blatt schlagen. Dadurch entsteht ein Schneidwinkel des Werkzeugeinsatzes von etwa 135° zur Blattkante oder etwa 45° zu einer Senkrechten zu dieser Kante, und dieser Winkel reicht aus, um eine gute Schneidwirkung an der zu schneidenden Seite des Blattes zu . gestatten, sowie es dem Werkzeug zu ermöglichen, über Teile der Blattkante hinwegzugehen, die etwas dicker sein können. Der nacheilende Stift 35 befindet sich in einer Position zum Eingriff mit der voreilenden Kante des Blattes, wenn der Griff angehoben wird, um einen zu hohen Winkel mit der voreilenden Kante zu bilden. Dies begrenzt die Schneidwirkung auf den gewünschten Winkel. Das Schneiden mit. diesem Werkzeug wird fortgesetzt, bis die voreilende Kante während des Schneidvorgangs auf der gesamten Länge des Gebläseblattes in Berührung mit dem Stift 24 steht. Dadurch ergibt sich eine Gebläseblattgestalt wie ih der Fig. 7 gezeigt. . '

Die Kante des Blattes wird dann mit dem zweiten Schneidwerkzeug weiter geformt. Dieses Werkzeug ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt und weist einen Griff 40 auf, an dessen Ende ein Montageblock 42 befestigt ist.. Dieser Block weist eine Deckplatte 43 auf, die mit dem Block einen·Schlitz zur Aufnahme eines

BAD ORIGINAL

Werkzeugeinsatzes 44 bildet, der mit Bolzen 47 festgeklemmt ist, welche gegen eine Stellschraube 46 wirken, um die Platte gegen den Werkzeugeinsatz zu halten. Der Block und die Platte weisen Kerben 48 auf, um die Schneidkante des Werkzeugeinsatzes freizusetzen, wie dargestellt. Der.Montageblock bei dieser Anordnung ist mit etwa 130° zur Achse des Griffes angeordnet,und zwar zum gleichen Zweck wie bei dem ersten Werkzeug. Es wurde gefunden, daß das Werkzeug bei diesem Winkel am besten schneidet.

Der Schneidwerkzeugeinsatz in diesem Fall ist anders geformt. Er weist eine V-Kerbe auf, welche in der Krümmung 52 endet, die für die Kante des Blattes erwünscht ist. Die gegenüberliegenden Seiten 54 und 56 der Kerbe, die sich von der Basiskrümmüng wegerstrecken, sind als Schneidflächen-über etwa zwei Drittel der Länge der Kerbe bis zu den Punkt 62 geformt und die übrigen Teile der Seiten sind derart geschliffen, daß sie keine Schneidwirkung ausführen, sondern lediglich auf den entgegengesetzten Seiten des Blattes entlanggleiten, um den Werkzeugeinsatz in der richtigen Weise zur Sehne des Blattes zu positionieren.

Wenn das Werkzeug in Gebrauch ist, arbeitet es in der gleichen Weise wie das erste'.Werkzeug. Die Schneidkante erzeugt die erwünschte Krümmung 2¹ der voreilenden Kante des Blattes und den gewünschten Winkel der entgegengesetzten Blattoberflächen 4¹ und 6' in enger Nachbarschaft zur voreilenden Kante. Die Ränder bzw..Kanten des Werkzeugeinsatzes gleiten auf den Seiten des Blattes und stellen die richtige Winkelbeziehung der Oberflächen des Blattes zueinander und zur Sehne des Blattes sicher. . .

Diese Werkzeuge werden bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet, bei dem wesentlich ist, daß eine

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Seitenoberfläche des Blattes über eine Strecke zurück von der voreilenden Kante zurückgeschnitten wird, um den erwünschten Winkel und die erwünschte Dicke zwischen den entgegengesetzten Blattoberflächen zu bilden, und nachfolgend mit dem zweiten Werkzeuge die voreilende Kante selbst geschnitten wird, um die erwünschte Kontur zu formen. Es wurde gefunden, daß es bei der Ausführung dieses Verfahrens möglich ist, daß Blatt derart wieder zu formen, daß es die erwünschte Krümmung an der voreilenden Kante und die erwünschte Dicke des Blattes in der Nähe der voreilenden Kante aufweist, die eine beträchtlich bessere Leistung des Blattes im Betrieb bewirken.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Formung einer dünneren Kante an einem Gebläseblatt, dadurch gekennzeichnet , daß eine Seitenoberfläche des Blattes um eine Strecke zurück von der voreilenden Kante geschnitten wird, um den erwünschten Winkel und die erwünschte Dicke zwischen den entgegengesetzten Blattoberflächen zu formen, und daß danach die voreilende Kante des Blattes zur Formung einer aerodynamisch leistungsfähigen Kontur geschnitten wird ο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Schneidvorgang durch einen Teil der bei dem ersten Vorgang geschnittenen Blattoberfläche und durch die entgegengesetzte Blattoberfläche geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beim ersten Schneidvorgang eine von der voreilenden Kante weitere Oberfläche geschnitten wird, als bei dem zweiten Schneidvorgang.

4._<Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß der erste Schneidvorgang mit einem Schneidwerkzeug ausgeführt wird, das den erwünschten Blattwinke 1 mit einem Führungsstift (20) herstellt, der mit der dem Schneidwerkzeug entgegengesetzten Blattoberfläche im Eingriff steht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Position des Blattes zwischen dem Stift (20) und dem Schneidwerkzeug durch einen Anschlag (24) begrenzt wird, der mit der Kante (2) des Blattes im Eingriff steht.

6. Schneidwerkzeug zur Herstellung eines neuen Winkels einer voreilenden Kante an einem Blatt, zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Montageblock (14) vorgesehen ist, ein sich von dem Montageblock (14) wegerstrekkender Griff (12), ein in dem Block (14) befestigter Werkzeugeinsatz (16), der eine freiliegende Schneidkante (18) aufweist, ein Stift (20) in dem Block (14), der mit der Schneidkante eine Kerbe bildet und mit der Schneidkante (18) den erwünschten Blattwinkel erzeugt, wobei die Blattkante (2) zwischen der Schneidkante (18) und dem Stift (20) angeordnet ist, sowie Einrichtungen (24) in der Nähe der Basis der Kerbe zur Begrenzung der Tiefe der Bewegung der Blattkante (2) in die Kerbe hinein.

7. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Block (14) Klemmeinrichtungen (26) zum lösbaren Halten des Werkzeugseinsatzes (16) in seiner Position aufweist.

8. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Begrenzungseinrichtung ein zweiter Stift (24) ist, der in einem wesentlichen Winkel zum ersten Stift (20) angeordnet und an der Basis der Kerbe gelegen ist.

9. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß der Winkel des Griffes (12) zum Montageblock (14) derart gewählt ist, daß die Schneidkante (18) des Werkzeugs in eine
kante (20) angeordnet ist.

(18) des Werkzeugs in einem Winkel von etwa 135° zur Blatt-

10. Schneidwerkzeug zur Erzeugung einer neuen voreilenden Kante an einem Blatt, zur Ausführung des Verfahrens nach

ORIGINAL INSPECTED

einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch . gekennzeichnet , daß ein Montageblock (42) vorgesehen ist, ein Griff (40) der sich von dem Montageblock (4 2) wegerstreckt, und ein in dem Block (42) befestigter Werkzeugeinsatz (44), der eine freiliegende Schneidkante zum Eingriff mit der Kante (2')eines Gebläseblattes aufweist, und daß der Block (42) derart positioniert ist, daß die Schneidkante des Werkzeugseinsatzes (44) beim Gebrauch des Werkzeuges einen Winkel von etwa 120° mit der Blattkante (21) einschließt.

11. Schneidwerkzeug zur Herstellung einer neuen Kontur der voreilenden Kante eines Blattes, zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Montageblock (42) vorgesehen ist, ein sich von dem Montageblock (42) wegerstreckender Griff (40) und ein in dem Block (42) befestigter Werkzeugeinsatz (44) , in dem eine V-Kerbe (50) gebildet ist, die mit der erwünschten Blattkantengestalt und dem Winkel zwischen den Blattoberflächen in der Nähe der Kante konturiert ist, und daß der Werkzeugeinsatz (44) nicht-schneidende Oberflächen aufweist, die von dem Kantenschneidabschnitt der Kerbe entfernt sind, um den Werkzeugeinsatz (44) durch Berührung mit den entgegengesetzten Oberflächen des Blattes zu führen.

12. Schneidwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-schneidenden Oberflächen an den äußeren Enden der V-Kerbe (50) liegen und die schneidende Teile (54,56) des Werkzeugeinsatzes (44) sich ungefähr über zwei Drittel der Länge der Kerbe (50) an ihren beiden Seiten erstrecken..