DE587923C

DE587923C - Verfahren zur Herstellung von Turbinenschaufelfuessen

Info

Publication number: DE587923C
Application number: DEA61455D
Authority: DE
Inventors: Eskil Hallin
Original assignee: Ljungstroms Angturbin AB
Current assignee: Ljungstroms Angturbin AB
Priority date: 1931-04-05
Filing date: 1931-04-05
Publication date: 1933-11-11

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
«.NOVEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 587923 KLASSE 49 c GRUPPE 3oi

Aktiebolaget Ljungströms Angturbin in Stockholm*) Verfahren zur Herstellung von Turbinenschauf elfüßen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. April 1931 ab

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Turbinenschaufelfüßen entsprechend gebogenem oder gekrümmten Nuten von Turbinenscheiben oder Ringverbänden, die durch Hobeln eingearbeitet werden sollen.

Die Erfindung besteht im wesientlichen darin, daß der Hobelstahl mit einer ortsfest oder verschiebbar angeordneten Spindel in einer parallel oder geneigt zur Aufspannebene des Werkstückes liegenden Ebene kreisbogenförmig hin und her schwingt.

Zur Ausführung des Verfahrens in einer aus Bodenplatte, Ständer, Spindelstock und Vorschubschlitten bestehenden Werkzeugmaschine wird gemäß der Erfindung der Hobelstahl fest oder 'einstellbar in einem iStahihalter angeordnet, der mit einer im Spindelstock der Maschine um ihre Achse hin und her "drehbaren Spindel verbunden ist, wobei der Spindelstock am Ständer der Maschine, in Richtung der Spindelachse verschiebbar, angeordnet ist.

In weiterer Ausbildung dieser Erfindung wird das zu bearbeitende Werkstück auf 'einem mit Tieilvorrichtung versehenen Rundtisch an sich bekannter Art angebracht, der die Teilung bewirkt, während der Vorschub durch Schalten des .Stahlhalters in der Spindel erfolgt. Dabei 'wird der Radius der herzustellenden Schaufelnüt durch Veränderung der Lage des Stahllialters in der hin und her drehbaren Spindel eingestellt, während die Einstellung des Mittelpunktes der Schneidbahn des Hobelstahls zu dem zu bearbeitenden Werkstück durch entsprechende Verschiebung des Aufspanntisches erfolgt.

Der Antrieb der Werkzeugspindel erfolgt mit Hilfe leines an dem freien Ende der Werkzeugspindel winkelrecht zur Spindelachse angeordneten, mit einer Kulisse versehenen Schwingarmes, wobei in der Kulisse ein an einer sich drehenden Scheibe angebrachter Kulissenstein gleitet, der dem Schwingarm und damit der Spindel und somit auch dem Stahl die notwendige hin und her gehende Schwingbewegung erteilt.

Die zur ■ Ausführung des Verfahrens dienende Maschine ist in der Zeichnung beispielsweise gezeigt. Es stellen dar:

Fig. ι einen Teil eines aus zwei seitlichen Ringverbänden und dazwischen 'eingesetzten Schaufeln bestehenden Turbinenkranzes,

Fig. 2 einen Schnitt senkrecht zur Längsrichtung der Schaufel gemäß Fig. 1,

Fig. 3 die Seitenansicht auf den Teil eines Ringverbandes mit darin eingeschnittenen Schaufelnuten,

*J Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

- Eskil Hallin in Söderfäljej Schweden.

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Ring, der auf beiden Seiten, rechts und links von der Mittelebene, mit Schaufelnuten versehen ist,

Fig. 5 in vergrößertem Maßstab den Querschnitt der Nut, wie sie in die Verbände eingeschnitten werden soll, etwa gemäß Schnittlinie A-A der Fig. 3,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Hobelstahls, Fig. 7 einen Schnitt durch einen aus zwei Ringverbänden bestehenden Schaufelkranz, der ähnlich aufgebaut ist wie ein Schaufelkranz nach Fig. I₃ jedoch mit von innen nach außen sich erweiterndem Kanal, Fig. 8 eine Seitenansicht der Maschine, Fig. 9 leine Aufsicht auf diese. In Fig. ι bezeichnet 1 eine Anzahl von Schaufehl, die in Ringverbände 2 und 3 eingesetzt sind. Die mit ihren Enden aus einem Stück hergestellten .Schaufeln haben schwalbenschwanzförmige Enden 4 und 5, die in durch Hobeln hergesteEte Nuten in den Ringverbänden 2 und 3 eingesetzt sind. Die Querschnittsform, dieser Nuten ist aus Fig. 1 und aus 'Fig. 5, hier in vergrößerter Darstellung, ersichtlich. Mit 6 und 7 sind zwei Nuten der Ringverbände 2 und 3 bezeichnet, in die noch keine Schaufeln eingesetzt sind. Die Nuten sind schwalbenschwanzförmig, ihre Seitenflächenkanten 8 und 9 beide nach einem Teil eines Kreisbogens gekrümmt. Der Bogen 8 stimmt mit der konkaven Seite der Schaufel 1 üb er ein, d. h. mit der von der Zeichnung abgewendeten Seite der Schaufel. Die Krümmungen der Seitenflächen 8 und 9 sind bei dieser Äusführungsform nicht gleichachsig, wenn sie auch gleich großen Radius haben können, sondern so gelegen, daß die Nut nach außen hin sich keilförmig verengt, wodurch die Schaufeln sicherer in den Nuten festsitzen und durch die Zentrifugalkraft nicht herausgeschleudert werden können.

In Fig. 2 bezeichnet 3 wiederum den Ringverband, in dem die Nut 7 ausgearbeitet ist. In dieser Nut 7 befindet sich der Schaufelfuß 4, der sie ganz ausfüllt. Wie ersichtlich, stimmt die Breite der Nut mit der Dicke # der Schaufel überein, und der Boden de'r Nut, d. h. der innere Teil der Kante 8, folgt der konkaven Fläche der Schaufel, und somit bildet auch die Kante 8 einen Teil eines Bogens, dessen Mittelpunkt bei 11 Biegt und dessen Radius = r_x ist. Die andere Kante 9 bildet einen Teil eines Kreisbogens mit dem Radius r_a, dessen Mittelpunkt bei 12 liegt. Die Nut wird in der Richtung zur Auslaßseite der Schaufel bei 13 schmaler. Das Treibmittel strömt durch die Schaufel in der Richtung des Pfeiles 14 und bewegt sich in einer Richtung radial nach außen durch die Turbine, weshalb die Schaufel durch die· Zentrifugalkraft fester in die keilförmige Nut eingepreßt wird.

r. In Fig. 3 ist ein Ringverband 3 mit nebeneinandergelegenen verschiedenen Nuten 7 und 15 dargestellt. Die Nuten erstrecken sich von der inneren Umfläche des Ringverbandes 3 zur äußeren Umfläche, ihre Kanten sind so geformt, daß sie einen Teil eines Kreisbogens mit ungefähr gleich großem Radius R bilden, jedoch liegen sie so, daß ihre Mittelpunkte 16 und 17 zueinander verschoben sind. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Nuten keilförmig.

Fig. 4 zeigt einen Ringverband mit rechteckigem Querschnitt für beiderseits einzusteckende Schaufeln, wobei die Tiefe der Schaufelnuten durch die punktierten Linien 19 angedeutet ist.

Fig. 5, die einen Schnitt-,nach der Linie A-A in Fig. 3 darstellt, weist eine Schaufelnut 7 auf, deren Kanten abgerundet sind und Teile von Kreisbögen bilden.

Fig. 6 zeigt einen Hobelstahl, der bei 21 die Form aufweist, welche die Nut z. B. bei 22 in Fig. 5 erhalten soll.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch zwei Ringe, die zusammen mit den dazwischen eingesetzten Schaufeln einen Ringverband bilden, bei. dem der Dampfdurchlaß sich vom inneren Umfang des Ringverbandes nach seinem äußeren Umfang 'erweitert. Die Tiefe der Nuten ist durch gestrichelte Linien angedeutet. Der Ringverband hat in diesem Falle somit denselben Aufbau, aber einen anderen Querschnitt als die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform.

Fig. 8 und 9 zeigen eine Werkzeugmaschine, die zum Hobeln von gekrümmten Nuten geeignet ist. .

Zur Herstellung derartiger Nuten kann natürlich eine Spezialmaschine gebaut werden, jedoch können im großen ganzen auch Normalmaschinen verwendet werden. Bei der in Fig. 8 und 9 dargestellten Maschine ist auf dem Fundament 30 ein Kreuzsupport 31 vorgesehen, der Ständer 32 ist ebenso ausgeführt wie bei einer normalen vertikalen Fräsmaschine. Der Frässpindelstock ist gegen einen besonderen Spindelkopf 33 ■ausgetauscht, in dem eine starke hohle Spindel 34 gelagert ist, die unten einen Stahlhalter 3 6 für den Hobelstahl37 trägt.. Dieser kann, wie es bei gewöhnlichen Hobelmaschinen der Fall ist, in seinem Halter beweglich angebracht sein, n₅ jedoch ist dies nicht notwendig. Der Spindelstock ist in bekannter Weise z, B. durch Schraubenspindel 38 auf und nieder beweglich. Die waagerechte Einstellung des Stahls erfolgt durch eine Schraubenspindel 39, die den Stahlhalter 36 in waagerechter Ebene verschiebt.

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Die schwingende Bewegung des Hobelstahls , 37 kann .auf beliebige Weise hervorgerufen werden, z. B; durch eine Exzenterschwinge. Gemäß der hier dargestellten Ausführungsform wird die Scheibe 40 einer Exzenterschwinge durch einen unter der Scheibe angebrachten elektrischen Motor angetrieben. Wenn die Scheibe 40 sich dreht, gleitet ein auf' der Scheibe fest, jedoch verstellbar angebrachter Stein 41 in der Kulisse 42 des Schwingarmes 43. hin. und her, der somit bei der Drehung der Scheibe 40 eine hin und her gehende Schwingbewegung ausführt. Mit dem Arm 43 wird die hohle Spindel 34 und damit der den Stahl 37 tragende Schlitten 36 hin und her geschwenkt. Der Schaufelring wird auf einem normalen Rundtisch 44 befestigt, so daß er in 'einer horizontalen oder gegebenenfalls schrägen Ebene gedreht werden kann. Durch die Längs-und Querschlitten . der Maschine wird der Ring in die gewünschte Lage zum Hobelstahl angestellt.

In der Fig. 8 ist der Rundtisch 44 schräg gestellt, um den Ringverband gemäß Fig. 7

^?·5 bearbeiten zu können. Die Teile des Ringverbandes, die bearbeitet werden sollen, um mit Nuten versehen zu werden, sollten annähernd parallel zu der Ebene liegen, in der . sich der Stahl bewegt.

Der Rundtisch ist zweckmäßig mit einer Teilvorrichtung versehen, welche - den Tisch mit dem aufgespannten Ring nach Fertigstellung der Nut um den Betrag der Schaufelteilung fortzuschalten gestattet.

Andere Konstruktionseinzelheiten ,als die hier beschriebenen und dargestellten sind im Rahmen der Erfindung denkbar, weshalb die vorliegende Erfindung auch nicht auf die hier behandelte Ausführungsform beschränkt ist.

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren zur Herstellung von Turbinenschaufelfüßen entsprechend geboge-. nen oder gekrümmten Nuten- in während der Bearbeitung stillstehenden Turbinen-Scheiben oder Ringverbänden durch Hobeln, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer ortsfest oder verschiebbar angeordneten Spindel (34) verbundene Hobelstahl (37) um deren Achse durch Hinundherdrehen der Spindel in einer parallel oder geneigt zur Aufspannebene des Werkstücks liegenden Ebene kreisbogenförmig hin und her geschwenkt. wird.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 unter Verwendung ieiner aus Bodenplatte, Ständer, Spindelstock und Vorschubschlitten bestehenden Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Hobelstahl (37) fest oder einstellbar in einem Stahlhalter (36) angebracht ist, der mit einer im Spindel- · stock (33) um ihre Achse hin und her drehbar angeordneten Spindel (34) verbunden ist, und daß der Spindelstock (33) am Ständer (32) in Richtung der Spindelachse (34) verschiebbar angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bearbeitende Werkstück auf 'einem .Rundtisch (44) bekannter Art angebracht ist, der die Teilung bewirkt, während der Stahlvorschub durch Schalten des Stahlhalters in der Spindel erfolgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der zu hobelnden Schaufelnut durch Veränderung der Lage des Stahlhalters in der Spindel einstellbar ist, wähnend die Einstellung des Spindelmittelpunktes zu dem zu bearbeitenden Werkstück durch 'entsprechende Verschiebungen des Rundtisches erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem freien Ende der Werkzeugspimdel (34) winkelrecht zur Spindelachse ein Schwingarm (43) mit Kulisse (42) angeordnet ist, in der ein an einer sich go drehenden Scheibe (40) ,angebrachter Kulissenstein (41) gleitet, der dem Schwingarm (43) und damit der Spindel (34) und dem Stahl (37) die notwendige hin und her gehende Schwingbewegung erteilt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen