DE1281214B

DE1281214B - Hollow flow machine blade, especially for gas turbines or compressors

Info

Publication number: DE1281214B
Application number: DEL43537A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Wittstock
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-11-23
Filing date: 1962-11-23
Publication date: 1968-10-24

Description

Hohle Strömungsmaschinenschaufel, insbesondere für Gasturbinen oder Verdichter Für viele Gebiete der Technik ist die Anwendung galvanoplastischer Maßnahmen bekannt, z. B. für die Reproduktion von Münzen oder Bildwerken oder zur Herstellung von starken galvanischen Überzügen als Korrosionsschutz für Maschinenteile.Hollow flow machine blades, especially for gas turbines or Compressor For many areas of technology is the use of electroforming measures known, e.g. B. for the reproduction of coins or sculptures or for the production of strong galvanic coatings as corrosion protection for machine parts.

Die Erfindung bezieht sich auf eine hohle Strömungsmaschinenschaufel mit einer relativ zur Schaufelprofildicke dünnen, schaufelprofilbildenden Wand oder Haut, insbesondere für Gasturbinen oder Verdichter. Um solche Schaufeln herzustellen gibt es viele Fertigungsverfahren, wie z. B. Gießen, Schmieden oder Fräsen. Es ist ferner bekannt, solche hohlen Schaufeln zwecks Verstärkung und Festigung innen mit Schaufelrippen zu versehen.The invention relates to a hollow fluid machine blade with a blade profile-forming wall that is thin relative to the blade profile thickness or Skin, especially for gas turbines or compressors. To make such shovels there are many manufacturing processes such as B. casting, forging or milling. It is also known to have such hollow blades inside for the purpose of reinforcement and consolidation To provide blade ribs.

Die Erfindung besteht darin, daß bei der genannten hohlen Strömungsmaschinenschaufel mindestens die Wand oder Haut auf galvanoplastischem Weg hergestellt ist. Bei der genannten Schaufel kann es sich um eine Leitschaufel oder um eine Laufschaufel handeln. Es kann sich z. B. um Schaufeln für Strömungsmaschinen der Luftfahrttechnik, insbesondere von Flugzeugen, handeln. Bei Anwendung der Erfindung wird hier der Wirkungsgrad erhöht und das Leistungsgewicht vermindert. Die Schaufel gemäß der Erfindung dient insbesondere für Axialströmungsmaschinen.The invention consists in that in said hollow flow machine blade at least the wall or skin is made by electroforming. In the Said blade can be a guide blade or a moving blade. It can e.g. B. to blades for aerospace flow machines, in particular of airplanes. When using the invention, this is where the efficiency increased and the power-to-weight ratio decreased. The shovel according to the invention is used especially for axial flow machines.

Bei der Herstellungsart der erfindungsgemäßen Schaufel handelt es sich um galvanoplastische Abscheidung eines Metalls, insbesondere von Nickel, Chrom oder Eisen, also um Herstellung eines überzugs auf eine Form. Das Metall wird also durch elektrischen Strom abgeschieden und schlägt sich auf der Form nieder. Der so erzeugte überzug ist meist stärker als er beim Galvanisieren entsteht. Der überzug und die Form werden voneinander getrennt, worauf die »Plastik« fertig ist.The method of manufacturing the blade according to the invention is electrodeposition of a metal, especially nickel, chromium or iron, that is, to produce a coating on a mold. So the metal will deposited by electric current and is deposited on the mold. Of the The coating produced in this way is usually stronger than that produced by electroplating. The coating and the forms are separated from each other, whereupon the "sculpture" is finished.

Die Vorteile gemäß der Erfindung sind folgende: Geringes Gewicht und hohe Formgenauigkeit der Schaufel und ferner einfache Herstellbarkeit, und zwar insbesondere bei stark verwundenen Hohlschaufeln, deren Fertigung mit Hilfe bekannter Fertigungsverfahren sehr schwierig ist. Ist die Schaufel am Anlaufende offen, so ist auch die Betriebssicherheit erhöht, weil beim Anlaufen wegen der kleinen Anstreiffläche die Gefahr des Auftretens einer Haverie vermindert ist. Ferner ist die Beschaffenheit des Metalls der Schaufel überall gleichmäßig. Weiterhin weist die Schaufel weniger innere Spannungen auf als z. B. gegossene, geschmiedete oder gefräste Schaufeln. Es können auf galvanoplastischem Weg Schaufeln jeglicher Größe und jeglichen Gewichtes hergestellt werden. Es können Zugfestigkeiten im Fall einer Nickelhaut bzw. Überzugs (auf der Form) bis zu 13 500 kg/cm2 erzielt werden. Die Stärke des Überzugs ist insbesondere kleiner als 10 mm, kann aber auch größer hergestellt werden. Die wirtschaftlichen Überzugsstärken liegen bei Nickel (z. B. Nickelchloridbad) bei etwa 1,2 bis 2,5 mm und bei Chrom bei etwa 0,25 mm. Eisenüberzüge können bis zu 0,25 mm aufgekohlt und auch wärmebehandelt werden.The advantages according to the invention are as follows: Light weight and high dimensional accuracy of the blade and also easy to manufacture, namely especially in the case of heavily twisted hollow blades, which are manufactured with the help of known ones Manufacturing process is very difficult. If the shovel is open at the start, so the operational safety is also increased, because when starting because of the small contact surface the risk of an accident occurring is reduced. Further is the quality of the metal of the shovel evenly everywhere. Furthermore, the shovel has less internal tensions as z. B. cast, forged or milled blades. Shovels of any size and weight can be electroformed getting produced. There can be tensile strengths in the case of a nickel skin or coating (on the mold) up to 13,500 kg / cm2 can be achieved. The thickness of the coating is in particular smaller than 10 mm, but can also be made larger. The economic Coating thicknesses for nickel (e.g. nickel chloride bath) are around 1.2 to 2.5 mm and for chrome at about 0.25 mm. Iron coatings can be carburized up to 0.25 mm and also be heat treated.

Die Wand oder Haut und/oder andere Teile der Schaufel können auch aus mehreren Schichten bestehen. Diese werden durch galvanisches Abscheiden nacheinander erzeugt. Zum Beispiel kann eine Schicht aus Nickel und eine aus Eisen bestehen. Hierdurch ist auf einfache Weise, wirtschaftlich und billig eine sehr große Festigkeit und Steifheit der Schaufel erzielbar.The wall or skin and / or other parts of the scoop can also consist of several layers. These are deposited one after the other through galvanic deposition generated. For example, one layer can consist of nickel and one of iron. This results in a very high strength in a simple, economical and cheap way and stiffness of the blade achievable.

Nach der Herstellung des überzugs oder Niederschlags wird dieser von der Form abgetrennt. Die Form kann als Dauerform z. B. aus Stahl, rostfreiem Stahl, Messing oder Nickel bestehen oder als Verbrauchsform aus leichtlöslichem oder tiefschmelzbarem Metall oder Kunststoff. Mindestens die Oberfläche der Form ist elektrisch leitfähig. Auf eine Nichtmetallform wird z. B. eine dünne Schicht Graphit, Silber oder Leitlack gebracht. Bei Metalldauerformen muß die Oberfläche so behandelt werden, daß der Niederschlag leicht abgenommen werden kann. Dies erreicht man durch Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Trennschicht. Die Formen werden in Bädern, die eine hohe Strombelastung gestatten, längere Zeit elektrolysiert. Anschließend wird die fertige Schaufel abgenommen, bzw. es wird die Form ausgeschmolzen od. dgl.After the coating or deposit has been produced, it is removed from separated from the mold. The form can be used as a permanent form z. B. made of steel, stainless steel, Brass or nickel exist or, as a consumable form, easily soluble or deeply meltable Metal or plastic. At least the surface of the mold is electrically conductive. On a non-metal form, for. B. a thin layer of graphite, silver or conductive paint brought. In the case of permanent metal molds, the surface must be treated in such a way that the Precipitation can be easily removed. This can be achieved by applying a electrically conductive separating layer. The forms are in bathrooms that have a high Allow current load, electrolyzed for a long time. Then the finished Shovel removed, or the shape is melted or the like.

Die erfindungsgemäß hergestellte Haut kann in an sich bekannter Weise von einem Skelett getragen sein. Dieses kann auf galvanoplastischem Weg hergestellt sein. Eine gute Vereinigung mit der Haut wird erzielt, wenn das Skelett mit der Haut auf galvanoplastischem Weg verbunden ist. Das Skelett kann in an sich bekannter Weise aber mit der Haut auch durch Kleben, Löten oder Schrumpfen verbunden sein. Haut und Skelett können aus gleichen oder verschiedenen Werkstoffen bestehen, wodurch die Wirtschaftlichkeit und das Betriebsverhalten verbessert werden.The skin produced according to the invention can be used in a manner known per se be carried by a skeleton. This can be produced by electroforming be. A good union with the skin is achieved when that Skeleton is connected to the skin by galvanoplastic means. The skeleton can in a manner known per se, but also with the skin by gluing, soldering or shrinking be connected. The skin and skeleton can be made of the same or different materials exist, whereby the economy and the operating behavior are improved.

Der zwischen Haut und Skelett gebildete Hohlraum kann mindestens zum Teil in an sich bekannter Weise von einem Strömungsmittel, z. B. einem Kühl-oder Heizmittel, beaufschlagt werden. Er erhält bei der Herstellung der Schaufel eine solche Form bzw. -solche Querschnitte, daß er der Aufgabe des Hilfsmediums in besonderem Maß gerecht wird, wodurch die Wirksamkeit des Hilfsmediums erhöht wird.The cavity formed between the skin and the skeleton can be at least to Part in a manner known per se from a fluid such. B. a cooling or Heating means, are acted upon. He receives a when making the shovel such a shape or such cross-sections that it is the task of the auxiliary medium in particular Measure is fair, whereby the effectiveness of the auxiliary medium is increased.

Es können zur Verbesserung der wirtschaftlichen Fertigung mehrere Schaufeln eines Kranzes eine Einheit bilden. Diese Einheit kann auf galvanoplastischem Weg hergestellt sein. Sie kann aber auch durch Kleben, Löten; Schrumpfen, Schweißen oder Ineinanderstecken hergestellt sein.There can be several ways to improve economical manufacturing Shovels of a wreath form a unit. This unit can be electroformed Be made away. But you can also by gluing, soldering; Shrinking, welding or nesting.

Eine Schaufel oder genannte Einheit gemäß der Erfindung kann als Muttermodell zur Herstellung einer Form dienen. Dies erleichtert die Herstellung der Form.A shovel or said unit according to the invention can be used as a mother model serve to make a mold. This makes it easier to manufacture the mold.

Zwecks Verbesserung der wirtschaftlichen Fertigung von Strömungsmaschinenteilen ist es von Vorteil, wenn die Schaufel mit einem anderen Bauteil galvanoplastisch oder auf andere Weise vereinigt oder verbunden ist. So kann z. B. auch ein auf gal vanoplastischem Weg hergestelltes Schaufelblatt auf galvanoplastischem Weg mit dem zugehörigen Schaufelfuß verbunden werden. Der Fuß kann z. B. einen Ansatz haben, und um diesen Ansatz und das Baraufgesetzte Schaufelblatt kann auf galvanoplastischem Weg eine Bandage hergestellt werden.For the purpose of improving the economic production of fluid flow machine parts it is advantageous if the blade is electroformed with another component or is otherwise united or connected. So z. B. also a on gal vanoplastischem way produced blade by electroforming way with the associated blade root are connected. The foot can e.g. B. have an approach and around this approach and the bar-mounted airfoil can be electroformed Way a bandage can be made.

In der Zeichnung ist in F i g. 1 und 2 als Ausführungsbeispiel eine Laufschaufel einer Axialströmungsmaschine gemäß der Erfindung in einem Profilschnitt II-II und einem Längsschnitt I-I (abgebrochen) dargestellt.In the drawing, FIG. 1 and 2 as an exemplary embodiment Blade of an axial flow machine according to the invention in a profile section II-II and a longitudinal section I-I (broken off).

Die fertige Schaufel besteht im wesentlichen aus einer Haut 10 und einem Skelett, das wiederum aus zwei Längsrippen 11 und 12 besteht. In der zur Herstellung dieser Schaufel benutzten. Form werden die beiden Längsrippen 11, 12 angeordnet. Dann wird die Haut 10 auf galvanoplastischem Weg hergestellt, also durch Abscheidung eines Metalls in einem Bad, welches Metall die Form und ferner an den Stellen 13, 14 die beiden Längsrippen 11, 12 überzieht. Gleichzeitig ist damit das Skelett (Längsrippen 11, 12) mit der Haut 10 auf galvanoplastischem Weg verbunden. Die so entstandene Haut 10 bildet zusummen mit diesen Längsrippen 11, 12 ein Stück. Die Form wird zum Schluß ausgeschmolzen od. dgl.The finished blade consists essentially of a skin 10 and a skeleton, which in turn consists of two longitudinal ribs 11 and 12. In the one used to make this shovel. Form the two longitudinal ribs 11, 12 are arranged. The skin 10 is then produced in a galvanoplastic way, that is to say by depositing a metal in a bath, which metal covers the mold and furthermore the two longitudinal ribs 11, 12 at the points 13, 14. At the same time, the skeleton (longitudinal ribs 11, 12) is connected to the skin 10 in a galvanoplastic way. The resulting skin 10 , together with these longitudinal ribs 11, 12, forms one piece. The shape is melted out at the end or the like.

Claims

Claims: 1. Hollow flow machine blade with a relative to the blade profile thickness - thin, blade profile-forming wall or skin, in particular for gas turbines or compressors, characterized in that at least this wall or skin (10) is made by electroforming.

2. Shovel after Claim 1, characterized in that; that the skin (10) in a known manner is carried by a skeleton (11, 12).

3. Shovel according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the skeleton (11, 12) is also made by electroforming is.

4. A shovel according to claim 2 or 3, characterized in that the skeleton (11, 12) is connected to the skin (10) by electroplating.

5. A shovel according to claim 2 or 3, characterized in that the skeleton (11, 12) is connected to the skin (10) in a manner known per se by gluing, soldering or shrinking.

6. Shovel according to claim 1 or 2, characterized in that that the cavity formed between the skin and the skeleton is at least partly in itself known manner by a fluid, e.g. B. a coolant or heating medium, flows through will.

7. shovel according to claim 1, characterized in that a plurality of blades of a wreath form a unit. B.

Shovel according to Claim 7, characterized in that that this unit is made by electroforming.

9. A shovel according to claim 7, characterized in that this unit is made by gluing, soldering, shrinking, welding or nesting is made.

10. Shovel according to one of claims 1 to 9, characterized in that the blade is electroformed with another component connected is. Considered publications: German Patent Specifications No. 1066 387, 1003 513, 949 016, 945 544, 872 696, 860 438, 858 336, 848 883; Electroplating (formerly »Pfannhauser«), 1949, vol. H, pp. 1282 to 1284, 1314, 1315, 1338, 1491, 1504.