DE3402066A1

DE3402066A1 - Verfahren zur aussendurchmesserfeinbearbeitung von laufradschaufeln

Info

Publication number: DE3402066A1
Application number: DE19843402066
Authority: DE
Inventors: Heinz 6380 Bad Homburg Humpert; Peter 6370 Oberursel Maderitsch; Wolfgang Pfeffer
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 1984-01-21
Filing date: 1984-01-21
Publication date: 1985-08-01
Also published as: DE3402066C2

Description

Verfahren zur Außendurchmesserfeinbearbeitung
von Laufradschaufeln Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feinbearbeitung, insbesondere zum Uberschleifen, der Außendurchmesser von Schaufeln beschaufelter Laufräder von Turbomaschinen, bei dem die in laufradseitige Aufnahmeräume, vorzugsweise Schwalbenschwanznuten oder dergl., eingesetzten Schaufeln radial vorgespannt sind, sowie auf eine Spanneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei Turbomaschinen ist der radiale Spalt zwischen dem Laufradaußendurchmesser und dem Innendurchmesser des das Laufrad umgebenden Gehäuses bzw. des Stators ein mitentscheidendes Kriterium für das Betriebsverhalten und den Gesamtwirkungsgrad der Turbomaschine. Große radiale Spalte z. B. und auch insbesondere unterschiedliche Spaltabmessungen bei den einzelnen Schaufeln des Laufrades üben einen negativen Einfluß aus. Die Außendurchmesser der Schaufeln sind daher üblicherweise im montierten Zustand einer abschließenden Feinbearbeitung zu unterziehen. Aufgrund der beweglichen Anordnung der Schaufelfüße in den entsprechenden schwalbenschwanz- oder tannenbaumförmig gestalteten Nuten müssen jedoch die Schaufeln für den Feinbearbeitungsvorgang in eine stabile Lage gebracht werden. Um hierbei eine einsatzentsprechende und somit funktionsgerechte Schaufellage zu erreichen, sollten während der abschließenden Feinbearbeitung die einzelnen Schaufeln vorgespannt sein. Dies kann beispielsweise durch eine mechanische Einzelspannung mittels Drehmomentenschlüssel erfolgen, was jedoch einen enormen Fertigungsaufwand erfordert und insbesondere auch die Wiederholgenauigkeit des Fertigungsergebnisses erheblich erschwert.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Feinbearbeitungsverfahren der Außendurchmesser der Schaufeln bei Sicherstellung einer funktionsgerechten Vorspannung der Schaufeln hinsichtlich des Fertigungsaufwandes zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaufeln des Laufrades mittels eines Druckmediums, insbesondere mittels Druckluft, vorgespannt sind, wobei die von dem Druckmedium erzeugte Vorspannkraft jeder Schaufel zugeordnet ist. Wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorspannung der Laufradschaufeln ist, daß durch die Zuführung des Druckmediums gleichzeitig jede Schaufel mit der gleichen Vorspannkraft in die betriebsgerechte Lage gebracht werden kann, so daß unterschiedliche Vorspannungen einzelner Schaufeln und somit Wiederholungenauigkeiten des Fertigungsergebnisses ausgeschlossen sind. Des weiteren kann diese insbesondere pneumatische oder hydraulische Vorspannung der Schaufeln bei geringstem Fertigungsaufwand erfolgen, so daß hierdurch Zeiteinsparungen der gesamten Feinbearbeitung der Schaufeln von 80 % gegenüber einer mechanischen Einzelvorspannung mittels Drehmomentenschlüssel möglich sind. Darüber hinaus bietet sich durch das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache und zeitsparende Weise die Möglichkeit, eine z. B. zweistufige Feinbearbeitung mit jeweils unterschiedlicher Vorspannung durchzuführen, um beispielsweise den Feinbearbeitungsvorgang an die Erfordernisse des Laufradschaufelwerkstoffes anzupassen.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben. Eine erfindungsgemäße und funktionsgerechte Spanneinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Ansprüchen 5 bis 10 gekennzeichnet, deren grundsätzliche Aufbau- und Funktionseigenschaften sich aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung ergeben. In den Zeichnungen sind schematisch gezeigte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 Einzelkomponenten der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Perspektivdarstellung; Fig. 2 eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung im montierten Zustand in einer Schnittdarstellung.
In den Zeichnungen sind grundsätzlich gleichwirkende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Mit 1 ist allgemein ein Laufrad für eine Turbomaschine bezeichnet, auf dessen Umfang Schaufeln 2 angeordnet sind. Die in der schematischen Darstellung nach Fig. 1 nicht sichtbaren Schaufelfüße sind in schwalbenschwanzförmige Nuten des Laufrades 1 eingesetzt. Die die Strömungskanäle zwischen den Schaufeln 2 zum Laufrad 1 hin begrenzenden Schaufelwände 3 erstrekken sich über die axiale Länge der Schaufelfüße hinaus, so daß unter die Gehäusewände die Spannelemente 4 zur radialen Vorspannung der Schaufeln 2 eingeschoben werden können. Das Spannelement 4 ist als wechselseitig geschlitzter Spannring mit den sich daraus ergebenden aufweitbaren Spannflächen 5 ausgebildet. Innerhalb des Spannringes 4 ist ein Aufnahmeraum 6 für einen Druckluftschlauch 7 vorgesehen, so daß mittels des Druckluftschlauches 7 die Spannflächen 5 des Spannelementes 4 aufgeweitet werden können, wobei hierbei die von der Druckluft erzeugte und über die Spannflächen 5 übertragene Vorspannkraft gleichmäßig über den gesamten Umfang des Laufrades 1 auf alle Schaufeln 2 wirkt. Der Druckluftschlauch 7 ist mit einem Ventil 8 versehen, das durch eine im Spannelement 4 vorgesehene Bohrung 14 durchsteckbar ist. Innenseitig wird der Druckluftschlauch 7 von einem an dem Spannelement 4 befestigbaren Stützkörper 9 begrenzt, um die aus der Druckluftbeaufschlagung resultierende Ausdehnung des Druckluftschlauches 7 auf die Spannflächen 5 des Spannelementes 4 wirken zu lassen.
Die schematische perspektivische Darstellung ist in der Schnittdarstellung nach Fig. 2 im einzelnen näher verdeutlicht. Hier ist ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung für einen zweistufigen Verdichter in montiertem zustand zur Durchführung des Feinbearbeitungsvorganges dargestellt. Im einzelnen ist hieraus ersichtlich, daß die Spannelemente 4 unterhalb der die Schaufelfüße 10 überlappenden Schaufelwände 3 eingesetzt sind. Der quaderförmig gestaltete Druckluftschlauch 7 ist in dem Aufnahmeraum 6 angeordnet und wird von den Seitenwänden des Spannelementes 4 und dem Stützkörper 9 vollständig umschlossen.
Der Stützkörper 9 ist über ein Anschlagelement 11 mit dem Spannelement 4 verbunden, so daß die Aufweitung der Spannflächen 5 und somit die radiale Vorspannung der Schaufeln 2 bei Aufweitung der Druckluftschläuche 7 sichergestellt ist. Der Stützkörper 9 wird über ein Befestigungsteil 12 an dem Laufrad 1 gehalten.
Des weiteren sind an dem Spannelement 4 Dämpfungsteile 13 angeordnet, um Schwingungen während der Außendurchmesser feinbearbeitung zu vermindern.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Feinbearbeitung, insbesondere zum Uberschleifen, der Außendurchmesser von Schaufeln (2) beschaufelter Laufräder (1) von Turbomaschinen, bei dem die in laufradseitige Aufnahmeräume, vorzugsweise Schwalbenschwanznuten oder dergl., eingesetzten Schaufeln (2) radial vorgespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (2) des Laufrades (1) mittels eines Druckmediums, insbesondere Druckluft, vorgespannt sind, wobei die von dem Druckmedium erzeugte Vorspannkraft jeder Schaufel (2) des Laufrades (1) zugeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (2) beidseitig in Axialrichtung des Schaufelfußes (10) vorgespannt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (2) beidseitig des Schaufelfußes (10) jeweils mittels eines separaten Druckmediums vorgespannt sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Druckmedium erzeugte Vorspannkraft veränderbar ist.
5. Spanneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein mit jeder Schaufel (2) des Laufrades (1) in Wirkverbindung stehendes Spannelement (4), das mittels des Druckmediums aufweitbare Spannflächen (5) aufweist.
6. Spanneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (4) elastisch ausgebildet ist.
7. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (4) als wechselseitig geschlitzter Spannring ausgebildet ist.
8. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (4) einen Raum (6) zur Aufnahme eines Druckmediumschlauches (7) aufweist.
9. Spanneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmediumschlauch (7) von einem Stützkörper (9) begrenzbar ist.
10. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spannelement (4) Dämpfungsteile (13) vorgesehen sind.