DE2165147C3 - Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Turbinen-Laufrades mit verwundenen Schaufeln durch elektrolytische Abtragung - Google Patents

Description

Elektrode entlang zweier geeeneinander ge- 20 Achsebene, .· _c u

neigter Geraden (A.-A_n bzw B.-BJ voraeschoben Fi g. 7 eine axiale Draufsicht auf die Schaufeln,

werden. F i g. 8 den Teil eines Turbinenrades mit einer

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch anders ausgebildeten Elektrode im Querschnitt,
gekennzeichnet, daß die Materialreste zwischen Fig.9 die Elektrode und das Turbinenrad nach zwei benachbarten Schaufeln vor dem Schnitt der 25 P i g. 8 längs der Schnittlinie XI-XI in F1 g. 8.
Außenfläche fixiert werden. Bei dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Turbinenlaufrad sind an einer Nabe 3 verwundene Schaufeln V mit :e einer radialen Außenkante 1 und gewölbten

Scha'ufelflächen 2 einstückig angeformt. Die konkave

30 und die konvexe Schaufelfläche sind mit den Krümmungsradien R_A bzw. R_B gekrümmt, wobei A₁ bzw.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur B₁ die Krümmungsmittelpunkte der Schaufelflächen Herstellung eines Turbinenrades mit verwundenen an der radialen Außenkante 1 und A₂ bzw. B₂ die Schaufeln durch elektrolytische Abtragunc aus dem Krümmungsmittelpunkte der Schaufelflachen am Vollen, deren Außen- und Innenflächen jeweils kon- 35 Schaufelfuß 4 kennzeichnen. Diese Mittelpunkte Λ,, stante Krümmungsradien mit auf einer Geraden lie- ^₂ bzw. B₁, B₂ der Krümmungsradien R_A bzw. R_B genden Krümmungsmittelpunkten aufweisen und liegen auf geraden Linien, die m Winkeln Θ_Λ bzw. 0_fl durch gesonderte Elektroder, hergestellt werden. zur Mittelebene L der Schaufel V geneigt sind. Die Es sind Verfahren zum Herstellen eines einstücki- konkave Fläche kann — aus stromungstechnischen gen Turbinenlaufrades durch Herausarbeitung der 40 Gründen — einen geraden Endteil α aufweisen, der Schaufeln aus dem Vollen bekannt (US-I³S 35 23 876), an den mit dem Krümmungsradius R_A gebogenen bei denen die Schaufeln durch radiales Einsenken Flächenteil längs der parallel zu der Mittelpunkteiner das Schaufelprofil umgebenden Elektrode aus geraden A ,-/I₂ verlaufenden Übergangslinie 7 andern Vollen herausgearbeitet werden. Derartige, das schließt (F i g. 3).

gesamte Schaufelprofil in einem Vorschubgang her- 45 In den F i g. 4 und 5 ist die elektrolytische Herstelausarbeitende Verfahren können nur bei geraden lung der konvexen Rückfläche mittels einer Elek-Schaufeln, nicht jedoch bei verwundenen Schaufel- trode 10 dargestellt, nachdem die vordere konkave formen angewandt werden. Schaufelfläche bereits hergestellt ist. Die einen durchAufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur gehenden Längsschlitz 11 für den Elektrolyten aufHerstellung eines einstückigen Turbinenrades durch 5" weisende Elektrode 10 besitzt die Form eines Zylinelektrolytische Abtragung aus dem Vollen aufzu- der-Ausschnittes, der mit seinem Mittelpunkt auf der zeigen, nach welchem auch Turbinenräder mit ver- Geraden B₁-B₂ vorgeschoben wird. Der Krümmungswundenen Schaufeln hergestellt werden können, radius 12 des teilzylindrischen Elektrodenkörpers zur deren Außen- und Innenflächen jeweils konstante Ausbildung der äußeren konvexen Schaufelfläche Krümmungsradien mit auf einer Geraden liegenden 55 setzt sich aus dem Krümmungsradius R_B plus dem Krümmungsmittelpunkten aufweisen. für den Elektrolyten notwendigen Spalt zusammen.

Durch die Verwendung je einer Elektiode für jede Der Pfeil E₃ in F i g. 5 kennzeichnet die Vorschub-Schaufelseile und den Vorschub der Elektroden je- richtung der Elektrode 10, die an der radialen Außenweils entlang einer zur Radialebene des Turbinen- kante der Schaufel durch den Mittelpunkt B₁ und laufrades geneigten Verbindungsgeraden der Krüm- 60 durch den Mittelpunkt B₂ am Schaufelfuß bestimmt mungsmiuelpunkte jeder Schaufelfläche können ist. Eine isolierte Führung 13 erzeugt einen den Schaufeln mit stark verwundener Form hergestellt Strom 14 des Elektrolyten ausgleichenden Gegenwerden, druck. Zur Erzeugung der konvexen Schaufelfläche Während bei bekannten Verfahren vergleichsweise wird die Elektrode 10 so vorgeschoben, daß ihr große Materialmengen elektrolytisch entfernt werden 65 Krümmungsmittelpunkt auf der die Mittelpunkte B₁, müssen, ergibt sich durch die zwei getrennten Arbeits- B₂ der Schaufel verbindenden Geraden verbleibt. Die gänge zur Herstellung der beiden Schaufelflächen der — nicht im einzelnen dargestellte — Herstellung der betriebstechnisch wesentliche Vorteil, daß nur relativ Schaufelinnenfläche 5 wird auf entsprechende Weise

mittels einer als Zylinderausschnitt ausgebildeten Elektrode vorgenommen, die mit ihrem Mittelpunkt entlang der Mittelpunktsgeraden .-J₁-.-!., vorgeschoben wird. Der Krümmungsradius dieser Elektrode ist jedoch um den Spalt für die Elektrolyt-riückströmung kleiner als der Krümmungsradius R, der Schaufel· innenfläche. Die Elektrode zur Herstellung dieser Schaufelinnenfläche kann einen geraden Endteil zur Ausbildung der geraden Teilfläche α aufweisen.

Wenn eine Schaufel fertiggestellt ist, wird das Laufrad um ehe Schaufelteilung weitersedreht und die Erzeugung der nächsten Schaufel "durch Wiederholung dieser Arbeitsgänge begonnen.

Wie aus Fig.5 hervorgeht, bleiben zu beiden Seiten des Scru-ufelkranzes plattenförmige Teile 15 des Rohlings stehen. Diese werden nach der Formuno aller Schaufeln der Radscheibe 16 abgedreht.

Bei der Herstellung eines Turbinen-Laufrades wurden folgende Kenngrößen eingehalten: Pie Länge der Schaufel betrug 150 mm, der Krümmungsradius der konvexen Schaufelfläche 41,7 mm, der Krümmungsradius der konkaven Fläche 130,4 mm, die angelegte Spannung 15 V, der Elektrodenvorschub 1,5 mm min und der Elektrolyt-Druck 13 kg'cm"-. Bei der Herstellung dieses Turbinenrades wurde vor dem elektrolytischen Herausarbeiten der Schaufeln der die Schaufeln bildende Teil des Rohlings so abgespant, daß sich seine beiden Stirnseiten radial nach außen verjüngten. Danach wurden die einzelnen Schaufeln elektrolytisch herausgearbeitet.

Bei der in den F i g. 6 und 7 dargestellten Verfahrensdurchführung wird vor der elektrolytischen Herstellung der Schaufeln der Rohling 19 an seinen beiden Stirnseiten im Bereich der Schaufeln schräg abgedreht. Der Rohling 19 besteht aus dem Schaufelteil 20 und der Nabe 21. An der Nabe ist ein Gegendruck-Behälter 23 befestigt, durch dessen obere Öffnung die Flektrode 22 eingeschoben wird. Ein Haltestück 24 ist mit seinem einen Ende an der Nabe 21 und mit seinem anderen Ende an einem nach der elektrolytischen Bearbeitung losen Teil des Schaufelkranzes befestigt. Dieses HaltCitück sichert den loser., ungeschniuenen Teil 25 zwischen zwei geschnittenen Schaufeln gegen Herausfallen.

In den Fig. S und 9 ist eine andere Sicherung des nach der Bearbeitung der Schaufeln in der Lücke verbleibenden Teilstückes 25 dargestellt. Dabei wird das Teil 25 an der oberen Wand des Gegendruck-Behälters 26 befestigt, so daß der Behälter gleichzeitig als Haltestück dient, der das Teilstück 25 gegen Umfallen sichert.

Im Betrieb wird die Elektrode 22 in den Raum zwischen zwei zu erzeugenden Schaufeln vom Außenumfang des Rohlings her zum Schaufelfuß hin so vorgeschoben, daß der Mittelpunkt ihres Krümmungsradius auf der den Punkt B_x am Außenrand der S/ haufei mit dem Punkt B₁ am Fuß der Schaufel verbindenden Geraden geführt wird, wodurch die konvexe Schaufelfläche hergestellt wird. Dieser Arbeitsvorgang wird wiederholt, bis die konvexen Seiten aller Schaufeln erzeugt sind, wobei die Stellung des Werkstückes 19 mittels einer Teilscheibe nach Herstellung jeder einzelnen konvexen Seite um eine Schaufelteilung weitergedreht wird. Nach der Herausarbeitung aller konvexer Schaufeliflächen wird das Haltestück 24 am Schaufelkranz 19 befestigt und die Elektrode 22 vom Außenumfang des Werkstückes her zwischen die einander benachbarten zu formenden Schaufeln zum Schaufelfuß hin so vorgeschoben, daß ihr Krümmungsmittelpunkt auf der dem Punkt A₁ am Außenrand und dem Punkt A₁, am Fußende verbindende Geraden verbleibt, wodurch die konkave Seite jeder Schaufel entsteht. Danach wird das Haltestück 24 zusammen mit den losen Zwischen-Teilstücken 25 vom Werkstück abgenommen. Es kann auch in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen werden, d. h., es können zuerst alle konkaven Schaufelflächen und daran anschließend alle konvexen Schaufelflächen erzeugt werden.

Die Gewindelöcher in der Nabe zur Halterung des Gegendruck-Behälters werden nach der Herstellung aller Schaufeln durch Abdrehen beseitigt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

geringe Materialmengen abgetragen werden müssen, Patentansprüche: W was zu erheblich verringerten Herstellungszeiten, Energiekosten und Elektrodenverschleiß fuhrt.

1. Verfahren zur Herstellung eines Turbinen- Im folgenden wird die Herstellung einer verwunrades mit verwundenen Schaufeln durch elektro- 5 denen Turbinenradschaufe. nach dem erf.ndungslytische Abtragung aus dem Vollen, deren Außen- gemäßen Verfahren an Hand der Zeichnung naher und Innenflächen jeweils konstante Krümmung- beschrieben. Es zeigt

.- c ■ ~ , ,· it- ;™ Fi» 1 ein Turbinenlaufrad mit verwundenen

radien mit auf einer Geraaen liesenden Krum- r i_o. ι tm * . ,

mungsmittelpunkten aufweisen und durch geson- Schaufeln in axialer ürauisicnt,

derte Elektroden hergestellt werden, dadurch^ F i g. 2 eine Draufsicht auf die Schaufeln m R.ch-

g ek e η η ζ e i c h η e t, daß die konvex bzw. kon- tung ihrer Längsachse bei in eme Ebene abgewinkel-

kav ausgebildete Elektrode für die Schaufelinnen- tem Laufrad,

bzw. die Schaufelaußenfläche jeweils entlan« der F i g. 3 eine Vorderansicht der in eine Radialebene

zur Radialebene des Rades geneigten Verbin- projezierten Schaufel nach F ι g. 2,

dui.gseeraden(/l.-/l., bzw. B₁-B.,) ^ der Krüm- 15 F i g. 4 schematisch den Vorschub einer Elektrode

mungs~mittelpunkte (A .,A. bzw.'ß.. B.,) jeder bei der Herstellung der Schaufel

Schaufelfläche vorgeschoben werden. " Fig. 5 einen Schnitt durch die Schaufel und die

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch ge- Elektrode,

kennzeichnet, daß die konvexe bzw. die konkave Fig. 6 einen Schnitt durch die Schaufel m der