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Publication number: DEB0016405MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 21. August 1951 Bekanntgemacht am 23. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht eich, auf ein Verfahren zum Herstellen verwundener Laufschaufeln für Axialströmungsmaschinen, wie Kompressoren und Turbinen mit axialer Strömung, bei großer Relativgesiuhwindigkeit der Schaufeln. Die Erfindung gewährleistet eine außerordentliche Vereinfachung, . Beschleunigung und Veribilligung der Herstellung solcher verwundener Schaufeln und ist immer anwendbar, wenn die Verwindung nicht allzu groß ist.

Den Gagenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum Herstellern verwundener Laufschaufeln für Axialströmungsmaschinen, deren Sclhaufeldicke (d. h. Entfernung zwischen der Vorder- oder Hohlseite¹ und Rück- oder Konvexseite) und Sohaufelbreite (d. h. Entfernung von der Eintrittskante zu der Auistrittsikante) von der Schaufelwurzel gegen die Schaufelspitze hin fortschreitend abnehmen,

Erfindungsgemäß besteht das Verfahren darin, daß zunächst durch spanabhebendes Bearbeiten eine unverwundene Schaufelrohform hergestellt wird, die darauffolgend zur Fertigform der Schaufel verwunden wird.

Dabei wird die Schaufelrohform vorzugsweise so .gestaltet, daß die Schwerpunkte aller Profile ungefähr auf einer geraden radialen Linie liegen (wie an sich bekannt ist), und die Verwindung der Schaufel erfolgt derart, daß die Schwerpunkte der Profile nach der Verwindung wieder ungefähr auf einer geraden radialen Linie liegen. Die Verwindung der Schaufel wird zweckmäßig durch Gesenk-

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pressen, vorzugsweise in kaltem Zustand, ausgeführt. Eine darauffolgende Wärmebehandlung· ist erwünscht, um innere Spannungen zu beseitigen, die eine Zurückbilduhg der Verwindung zur Folge haben könnten.

Die konvexe oder rückwärtige Seite der Schaufelrohform kann vorteilhaft aus zwei oder mehreren zylindrischen Flächen bestehen, d. h. die Profilkante an der Konvexseite kann aus zwei oder mehreren

ίο Kreisbögen zusammengesetzt sein.

Die Vorderseite der Rohschaufel kann konkav oder auch eben sein, d. h. die entsprechende Profilkante maig ein Kreisbogen oder eine gerade Linie sein. Im ersten Fall wird die Vorderseite der Schaufel erst eben ausgebildet, und die konkave Hohlform wird nachher durch spanabhebende Bearbeitung erzielt, Eine schmale, im wesentlichen ebene Abflachung nahe der Eintritts- und der Austrittskante ist auch bei ausgehöhlten Schaufeln vorteilhaft, weil dann die Stellung der Sehne relativ zu dem Schaufelprofil, d. h. der Ans teil winkel, sich auch bei der Glättung scharfer Kanten durch entsprechende Bearbeitung nicht ändert. Eine Nachprüfung zur Feststellung, ob die Schaufel die eras wünschten. Anstellwinkel durch die Verwindung erhalten hat, kann dann leicht vorgenommen werden, indem man eine gerade Kante an die Abflachungen anlegt und deren Winkel mit einer ge- ' . gebenen Ebene, z. B. einer Vergleichsfläche am Wurzelfuß der Schaufel, mißt. Der Winkel der am Läuferkörper befestigten Schaufel kann in ähnlicher Weise ohne Schwierigkeit nachgeprüft werden.

Die Rohform der Schaufel kann durch einfache spanabhebende Bearbeitungsgänge her gestellt'werden, insbesondere durch Fräsen der konvexen Schaufelrückseite und Hobeln oder Planfräsen, erforderlichenfalls mit nachfolgendem Hohlfräseri der Schaufelvorderseite. Auf diese Weise kann mit nachfolgender einfacher Verwindung ein korrektes Schaufetlprofil auf schnelle und wirtsichaftliche Art erzielt werden. Da leicht nachzuprüfen ist, ob. die Schaufeln richtig verwunden sind, gewährleistet diese Herstellungsart, daß alle Schaufeln einander gleich sind, die richtige Form haben und im Bereich geringer Abweichungsgrenzen mit dem erforderlichen Anstellwinkel angebracht werden können. Dabei ist zu beachten, daß die Änderungen des Umlenkwinkels und des Profils von der Wurzel bis zur

So Spitze auf verhältnismäßig kleine Bereiche beschränkt sind.

In der Zeichnung zeigt

Fig. ι eine räumliche Ansicht einer durch spanabhebende Bearbeitung hergestellten Rohform der .55 Schaufel, /

Fig. 2 ein Wurzelprofil und

Fig. 3 ein Profil an der Spitze der Schaufel nach Glättung etwaiger Schärfe der Kanten, Fig. 4 einen Aufriß und

Fig. 5 eine Ansicht einer Schaufelrohform,

Fig. 6 und 7 einen Aufriß und eine Ansicht wie Fig. 4 und 5, jedoch nach dem Verwinden der Schaufel.

In Fig. ι .stellt die Linie A-O-D-. die konvexe Begrenzung des Profils der Schaufelform an der Wurzel und die Linie B- 0-C die konvexe Begrenzung des Profils an der Spitze der Schaufelrückseite dar. Da die Schaufel auf eine Fläche im rechten Winkel zu der konvexen Oberfläche projiziert ist, fällt in Fig. 1 der Kreisbogen der Profilkante des konvexen Profils an der Spitze vollkommen innerhalb des Kreisbogens des konvexen Profils an der Wurzel, welcher länger ist. Die Vorderseite der Schaufel wird erst eben hergestellt derart, daß die so erzeugte Ebene E-F-H-G leicht gegen die konvexe Rückseite geneigt ist, um die Abnahme der Schau feld icke gegen die Schaufelspitze zu bewirken. Die Neigung dieser Ebene wird also so gewählt, daß die Schaufeldicke an den Austrittskanten, die D-F an der Schaufelwurzel ist, nach der Spitze zu, wo isie C-H ist, etwas abnimmt. Die Dicke der Eintrittskante ist ähnlich ausgebildet, so daß sie vorteilhaft von A-E an der Wurzel nach B-G an der Spitze abnimmt. Die Schaufel kann dann auf der Vorderseite bis zur Linie I-U-K an dem W^Turzelprofil und L-V-M an dem Spitzenprofil ausgehöhlt werden, wobei schmale ebene Teile E-I-L-G an der Eintrittskante und K-F-H-M an der Austrittekante vorteilhaft erhalten bleiben.

Nach dieser spanabhebenden Bearbeitung zur Herstellung der Rohschaufel nach Fig. 1 werden die Kanten abgerundet, so· daß das Wurzelprofil gemäß Fig. 2 und das Spitzenprofil gemäß Fig. 3 keine Schärfen aufweisen. Der Umlenkwinkel O₀, d.h. der von Tangenten zur Mittellinie des Profils an der Eintrittskante und an der Austrittskante eingeschlossene Winkel Θ_ο am Wurzelprofil, ist größer als der Umlenkwinkel O₁ an dem Spitzenprofil, wie die Zeichnung zeigt.

' Der Schaufelfuß zum. Anbringen der Schaufel am Läufer mag, wie in Fig. 4 gezeigt, einen Hammerkopf bilden. Dieser Fuß ist relativ zu der Schaufel derart angeordnet, daß der gewünschte Schaufelanstellwinkel an der Wurzel entsteht. Die Schaufel wird hierauf derart verwunden, daß der erforderliehe richtige Anstellwinkel sich für jede Entfernung von der Laufachse ergibt (Fig. 6 und 7). Die Verwindung wird so< ausgeführt, daß die Schwerpunkte der 'verschiedenen Schaufelquer schnitte wenigstens ungefähr auf derselben radialen Linie liegen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Herstellen verwundener Laufschaufeln, für Axialströmungsmaschinen, deren Schau feld icke und Schaufel-breite von der Schaufelwuirzel gegen die S chaufel spitze hin fortschreitend abnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß durch spanabhebendes Bearbeiten eine unverwundene Schaufelrohform hergestellt 120 j wird, die darauffolgend zur Fertigform der Schaufel verwunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verwinden im kalten Zustand erfolgt und Materialspannungen durch nachfolgendes Erhitzen beseitigt werden.

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3. S chaufel rahform für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkante an der Rückseite der Rohform von zwei oder mehr Kreisbogen und die Profilkante an der Vorderseite der Rohform von einer Geraden oder einem Kreisbogen gebildet werden, wobei diese Kreisbögen ihren Halbmesser von der Wurzel zur Spitze der Schaufel beibeihailten.

4. Schaufelrohform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schaufel mit hohler Vorderseite schmale Endstücke der Pronikante an, der Vorderseite der.Rohform geradlinig sind und daß die Profilkante zwischen diesen Endstücken kreisförmig ist.

Angezogene Druckschriften:
Lo'schge-Schnakig, Konstruktionen aus dem

Dampfturbinenbau, 1938, Abb. 27 bis 29;

Stodola, Dampf- und Gasturbinen, 1924,

S. 287.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen