SE521759C2 - Förfarande för framställning av ett blad till en gasturbinkomponent samt framställning av en gasturbinkomponent - Google Patents

Description

521 759 2 vaxursmältningsmetoden. Enligt denna. metod tillverkas en modell av vax. En keramisk kärna utnyttjas för att àstadkomma en invändig kylkanal i bladet. Kärnan hälls pä plats i det verktyg som formar vaxmodellen. Efter det att vaxmodellen framställts anbringas en flytande keramisk massa runt vaxmodellen genom neddoppning för att bygga upp ett skal. Vaxmodellen avlägsnas därefter blir dà Metall i genom ursmältning. Kvar skalet med den keramiska kärnan inuti. smält form hälls därefter ned i skalet och bringas att stelna kring kärnan. Skalet slàs därefter sönder och kvar blir ett metalliskt blad med en kvarsittande keramisk kärna. Den keramiska kärnan avlägsnas genom kemisk behandling.

Bladet sänks närmare bestämt ned i en behållare med en vätska som angriper kärnan, vilket leder till att denna löses upp.

Nackdelar med denna metod är att det är svàrt att med hög noggranhet hälla kärnan i avsedd position i formverktyget som formar vaxmodellen och i formen under gjutningen. Detta problem är speciellt uttalat dä bladet är av mindre dimension. Detta problem leder till en relativt stor bladen kasseringsandel av som tillverkas pä detta sätt.

SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett första syfte med uppfinningen är att àstadkomma ett förfarande för framställning av blad till en gasturbinkomponent som skapar förutsättningar för en i förhållande till tidigare teknik större noggranhet beträffande kylmedelshàlets placering och form.

. Detta syfte uppnas genom att ett skärs ut ur det gjutna bladet. Det finns idag mycket 521 759 3 noggranna metoder tillgängliga för utskàrning av häl i kroppar.

Enligt ett föredraget utförande förses bladet med ett initalhäl, och det inre hálet för kylmedel skärs ut ur bladet utgående fràn initialhálet. Initialhälet placeras närmare bestämt inom det slutliga kylmedelshàlets avsedda begränsningslinje och därefter skärs kylmedelshàlet ut utgående frán initialhálet.

Initialhàlet är för detta ändamål mindre än det slutliga kylmedelshàlet och precisionen för placeringen av detta behöver inte vara lika hög som precisionen för placeringen av kylmedelshàlet.

Enligt ett föredraget utförande gjuts initialhálet in i bladet. En kärna utnyttjas under gjutningen, vilken definierar initialhàlets form. Enligt ett alternativ till att utnyttja nämnda kärna för initialhálet bearbetas initialhálet in i. bladet efter gjutningen, exempelvis genom borrning. Genom den senare lösningen elimineras behovet av en kärna för att definiera kylmedelshälets form under gjutningen, vilket medför ett kostnadseffektivt gjutförfarande.

Enligt en vidareutveckling av föregående utföranden utförs utskärningen av kylmedelshàlet med hjälp av tràdgnistning. Detta är en skärprocess som skapar förutsättningar för att ästadkomma utskärningar med mycket hög noggranhet.

Ett andra syfte med uppfinningen är att pà ett i förhållande till tidigare teknik kostnadseffektivt sätt 4- '1 'I IåmS caiiä CH HW gasturbinkomponent innefattande ett flertal blad för styrning av ett gasflöde. ut, i 521 759 4 Detta uppnàs genom att en bladhàllarstruktur framställs och nämnda blad framställda pà ovan nämnt bladhàllarstrukturen. sätt monteras i Bladhàllarstrukturen framställs företrädesvis genom gjutning.

Ett tredje syfte med uppfinningen är att àstadkomma ett förfarande för framställning av en gasturbinkomponent innefattande ett flertal blad för styrning av ett vilket till gasflöde, förhållande skapar förutsättningar för en i tidigare teknik större noggranhet beträffande kylmedelshàlens placering och form.

Detta syfte uppnás genom att gasturbinkomponenten gjuts pà sàdant sätt att den innefattar nämnda blad och att ett inre hàl för kylmedel skärs ut ur vart och ett av bladen efter gjutningen. Övriga föredragna utföranden av och fördelar med uppfinningen framgár av den efterföljande beskrivningen och patentkraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande, med hänvisning till de utföringsformer som visas pá de bifogade ritningarna.

I figur l visas i en tvärsnittsvy' ett blad till en stator av radialtyp efter gjutning.

I figur 2 visas en sektion av en stator av radialtyp med ett flertal blad monterade.

I figur 3 visas en radialstator framställd enligt det uppfinningsenliga förfarandet i en perspektivvy. 521 759 I figur 4 visas i en tvärsnittsvy' ett blad till en stator av radialtyp efter gjutning. Figuren visar närmare bestämt en alternativ utformning av ett kylmedelshál.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Vid det uppfinningsenliga framställningsförfarandet gjuts ett blad l till en radialstator 2 i ett första framställningsteg. I ett andra framställningssteg skärs ett inre häl 3 för kylmedel ut ur bladet 1, och 2. Kylmedlet se figur 1 kan exempelvis vara luft.

Kylmedelshàlets 3 avsedda for¶1 är illusterad. med en streckad linje 4 i figur l.

Enligt en första föredragen utföringsform utnyttjas en kärna för att definiera ett initialhàl 5 under gjutsteget. Det inre hälet 3 för kylmedel skärs i det andra framställningssteget ut ur bladet 1 utgående frán initialhàlet 5. För att uppná en optimal kylning av bladet har detta en liten väggtjocklek. Kylmedelshàlet 3 har dessutom en tvärsnittsform som väsentligen överensstämmer med bladets 1 tvärsnittsform.

Kylmedelshàlet 3 har en rundad form, sá kallad nyckelhàlsform, i den ände 9 av hälet som vetter mot bladets l bakre ände 7 i syfte att reducera risken för brottanvisningar.

Utskàrningen av kylmedelshälet 3 utförs med hjälp av sá kallad tràdgnistning. Efter gjutningen förs en tràd genom initialhàlet 5 och anordnas i ett tràdgnistningsverktyg (ej visat) på bàda sidor om bladet 1 fiårnFf-n-r* cLvåv-c ïzxrï mnrïnï chåï n!- Q 'ni- 117' H1 íarïnf' 1 'merq .L I ÅJÅÅ. \.øÅ- \ø\øul- KJJXQJ- BJ J\-1 J-lllííå íclu\ø\ø QI \ø AX! \A .Lu-um -vavnuvu _.. hjälp av träden utefter den streckade linjen 4. 1-521 759 Enligt en andra föredragen utföringsform. borras initialhàlet 5 genom bladet 1 efter avslutad gjutning.

Därefter skärs det inre hàlet 3 för kylmedel ut ur bladet 1 utgäende fràn initialhàlet 5 pá ovan nämnt sätt.

Det i figur 1 visade bladet 1 uppvisar vidare ett flertal urtagningar 6 i närheten av sin bakre ände 7.

Urtagningarna 6 förses vid bladets 1 bakre ände 7 under gjutningen och fördelas utefter bladets bredd. Dessa urtagningar 6 är avsedda att förbindas med. det inre hàlet 3 för kylmedel i syfte att àstadkomma stor kylning av' bladet 1 vid dess bakre ände 7. Urtagningarna 6 förbinds närmare bestämt med det inre hàlet 3 för kylmedel under utskärningen av detta.

Uppfinningen avser dessutom framställning av en gasturbinkomponent, här i. fonn av en radialstator 2.

Enligt ett första exempel framställs i ett första steg en bladhàllarstruktur 8 genom gjutning.

Bladhàllarstrukturen gjuts härvid till en sàdan form att den uppvisar partier, eller säten, för mottagning av bladen 1. Därefter monteras bladen 1, som är framställda enligt nágon av de föregående utföringsformerna, i bladhàllarstrukturen 8.

Enligt ett andra exempel pá framställning av en gasturbinkomponent, här i. fonn av eai radialstator 2, gjuts komponenten inkluderande bladen 1. i ett första gjutsteg. Enligt ett första alternativ' utnyttjas en kärna för att definiera initialhàlet 5 i vart och ett av' bladen 1 under gjutsteget. Det inre hàlet 3 för n . .. . kylmedel skars :_ det andra framstallningssteget Lt tr usaua. vart och ett av bladen 1 utgående fràn initialhàlet 5. 521 759 Utskärningen görs med den ovan nämnda tràdgnistningstekniken.

Enligt ett andra alternativ gjuts gasturbinkomponenten 2 i ett första steg utan nägra initialhàl 5. Efter gjutsteget borras initialhàlet 5 in i vart och ett av bladen 1. Därefter skärs kylmedelshálet 3 ut ur vart och ett av bladen 1 genom nämnda tràdgnistning.

Pá samma sätt som ovan nämnts vid bladframställningen förses respektive blad l i gasturbinkomponenten 2 med ett flertal urtagningar 6 i närheten av dess bakre ände under gjutningen.

I figur 3 illustreras radialstatorn 2 framställd enligt det uppfinningsenliga förfarandet i en perspektivvy. alternativ utformning av I figur 4 illusteras en kylmedelshälet 3. Det som skiljer denna utföringsform frän den som visas i figur l är att bladets 1 yta som kylmedelshàlet 3 uppvisar ett omrâde 10 med omväxlande upphöjningar och definierar åtminstone partiellt nedsänkningar. Pà sá sätt erhàlls en förstorad kylyta i hálet. Upphöjningarna bildar sä kallade kylribbor som sträcker sig i bladets tvärled.

Gasturbinen kan vara av sàväl enaxlig som tvàaxlig typ.

Med en enaxlig gasturbin avses att kompressorn (eller kompressorerna) är förbunden. med drivturbinen via en axel, vilken drivturbin är förbunden. med en utgàende axel. Brännkammaren är här belägen mellan kompressorn (-erna) och drivturbinen. Med en tvàaxlig gasturbin avses att kompressorn (eller kompressorerna) är förbunden med en kompressorturbin via en axel.

Drivturbinen är inte mekaniskt förbunden med ~521 759 8 kompressorturbinen utan belägen efter kompressorturbinen i gasens flödesriktning och förbunden med en utgående axel. Brännkammaren är här belägen mellan kompressorn och kompressorturbinen.

Med den ovan beskrivna skärande bearbetningen inbegrips sàväl en direkt påverkan av materialet med ett verktyg eller ett skärelement, sàsom nämnda trád, som en påverkan med en stràle eller liknande, sàsom en laserstràle.

Lämpligtvis utnyttjas vaxursmältningsmetoden som gjutmetod, men även andra gjutmetoder med hög dimensionsnoggranhet inbegrips inom begreppet gjutning.

I första hand avses metoder som utnyttjar en keramisk kärna.

Uppfinningen skall inte anses vara. begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen, utan en rad modifieringar är tänkbara utan att man för den skull lämnar patentskyddets ram.

Enligt ett alternativ till den ovan beskrivna tràdgnistningen kan kylmedelshàlet skäras ut genom sänkgnistning. Enligt ett ytterligare alternativt för utskärningen av kylmedelshàlet utnyttjas laserskärning. fall bearbetningen.

I dessa erfordras inte nàgot initialhàl för Enligt ett ytterligare alternativ kan elektrokemisk bearbetning utnyttjas för utskärningen av kylmedelshàlet.

Claims (19)

10 15 20 25 30 35 521 9 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av ett blad (1) till en (2), av ett gasflöde, varvid bladet (1) gjuts, gasturbinkomponent vilket är avsett för styrning k ä n n e t e c k n a t av, att ett inre hál (3) för kylmedel skärs ut ur det gjutna bladet (1), att bladet (1) förses med ett initalhàl (5) inom det slutliga kylmedelshålets avsedda begränsningslinje (4), och att det inre hålet (3) för kylmedel skärs ut ur bladet utgående från initialhålet.

2. Förfarande enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av, att initialhålet (5) qjuts in i bladet (1).

3. Förfarande enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av, att initialhàlet (5) bearbetas in i. bladet (1) efter gjutningen.

4. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av, att utskärningen av kylmedelshälet (3) utförs med hjälp av trådgnistning.

5. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av, att utskärningen utförs på sådant sätt att bladets (1) kylmedelshälet (3) ett (10) yta som definierar åtminstone partiellt uppvisar område med omväxlande upphöjningar och nedsänkningar.

6. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av, 10 15 20 25 39 35 < 521 759 10 att bladet (l) förses med àtminstone en urtagning (6) i (7), med det inre hálet (3) för kylmedel. närheten av sin bakre ände och att denna förbinds

7. Förfarande enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a t av, att urtagningen (6) förbinds med det inre hälet (3) för kylmedel under utskärningen av detta.

8. Förfarande enligt kravet 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t av, förses vid bladets (l) att urtagningen (6) bakre ände under gjutningen. framställning av en innefattande ett flertal blad

9. Förfarande för gasturbinkomponent (2) (l) för styrning av ett gasflöde, k ä n n e t e c k n a t av, att en bladhállarstruktur (8) blad (1) kraven monteras i bladhàllarstrukturen. framställs och nämnda framställda enligt något av de föregående

10. Förfarande enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a t av, att bladhällarstrukturen (8) framställs genom gjutning.

11. ll. Förfarande för framställning av en gasturbinkomponent (2) innefattande ett flertal blad (l) för styrning av ett gasflöde, k ä n n e t e c k n a t av, att gasturbinkomponenten gjuts pà sådant sätt att den innefattar nämnda blad och att ett inre häl (3) för kylmedel skärs ut ur vart och ett av bladen efter gjutningen.

12. Förfarande enligt kravet ll, 10 15 20 25 30 35 521 759 ll k ä n n e t e c k n a t av, att vart och ett av bladen (1) förses med ett initalhàl (5), och att det inre hålet (3) för kylmedel skärs ut ur bladet utgående frán initialhälet.

13. Förfarande enligt kravet 12, k ä n n e t e c k n a t av, att initialhàlet (5) (1). gjuts in i vart och ett av bladen

14. Förfarande enligt kravet 12, k ä n n e t e c k n a t av, att initialhàlet (5) bearbetas in i vart och ett av bladen (1) efter gjutningen.

15. Förfarande enligt nàgot av kraven 12-14, k ä n n e t e c k n a t av, att utskärningen av kylmedelshàlet (3) utförs med hjälp av tràdgnistning.

16. Förfarande enligt nágot av de kraven ll-15, k ä n n e t e c k n a t av, att utskärningen utförs pà sádant sätt att vart och ett av bladens (1) yta som definierar kylmedelshàlet (3) àtminstone partiellt uppvisar ett omràde (10) med omväxlande upphöjningar och nedsänkningar.

17. Förfarande enligt nàgot av de kraven ll-16, k ä n n e t e c k n a t av, att vart och ett av bladen (1) förses med àtminstone en och att urtagning (6) i närheten av sin bakre ände (7), denna förbinds med det inre hàlet (3) för kylmedel.

18. Förfarande enligt kravet 17, k ä n n e t e c k n a t av, 521 759 12 att urtagningen (6) förbinds med det inre hàlet (3) för kylmedel under utskärningen av detta.

19. Förfarande enligt kravet 17 eller 18, k ä n n e t e c k n a t av, att urtagningen (6) förses vid vart och ett av bladens (1) bakre ände under gjutningen.