DE962827C

DE962827C - Connection between the runner shafts of a turbine and a centrifugal fan

Info

Publication number: DE962827C
Application number: DEM28327A
Authority: DE
Inventors: Fritz Bauer
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1955-09-28
Filing date: 1955-09-28
Publication date: 1957-04-25

Description

AUSGEGEBEN AM 25. APRIL 1957ISSUED APRIL 25, 1957

M 28327 Ia/27cM 28327 Ia / 27c

Fritz Bauer, AugsburgFritz Bauer, Augsburg

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen den Läuferwellen einer Turbine und eines Kreiselgebläses, von denen mindestens eine mindestens teilweise hohl ist, durch eine Welle, die innerhalb der hohlen Läuferwelle (n) angeordnet und mit den Läuferwellen gelenkig gekuppelt ist.The invention relates to a connection between the rotor shafts of a turbine and a centrifugal fan, at least one of which is at least partially hollow, by a shaft running inside the hollow rotor shaft (s) is arranged and articulated to the rotor shafts.

Bei einer solchen bekannten Verbindung werden die von den Läufern ausgeübten Schübe von den Drucklagern der bei den Läuferwellen aufgenommen. Diese Bauart hat den Nachteil, daß durch die Reibung in den Drucklagern Leistung verlorengeht; dieser Verlust kann bei Aufladegruppen z. B. bis zu 25 %> aller Lagerverluste betragen.In such a known connection, the thrusts exerted by the runners of the Thrust bearings added to the rotor shafts. This design has the disadvantage that by the Friction in the thrust bearings performance is lost; this loss can occur in the case of charging groups e.g. B. to to 25%> of all storage losses.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß die Schübe der Läufer nicht durch Drucklager aufgenommen, sondern innerhalb der Läufer ausgeglichen werden. Sie setzt dabei voraus, daß — was bei nicht gelenkig, sondern starr miteinander verbundenen Läuferwellen bekannt ist — die Turbine und das Gebläse so ausgelegt sind, daß die Schübe ihrer Läufer einander entgegengerichtet und wesentlich gleich groß sind. Sie besteht darin, daß die freien Schübe von der Gelenkwelle durch an sich bekannte kugelige Anschlagflächen in den Gelenkverbindungen zwischen den Läuferwellen und der Gelenkwelle aufgenommen werden.The invention avoids this disadvantage in that the thrusts of the runners are not caused by thrust bearings recorded, but rather balanced within the runners. It assumes that - which is known for not articulated, but rigidly connected rotor shafts - the The turbine and the fan are designed so that the thrusts of their runners are directed opposite one another and are essentially the same size. It consists in the fact that the free thrusts from the PTO shaft through known spherical stop surfaces in the articulated connections between the rotor shafts and the cardan shaft.

Wenn die Turbine und das Kreiselgebläse so ausgelegt sind, daß die Gelenkwelle durch die Läuferschübe auf Druck beansprucht wird, dann können die Anschlagflächen durch gehärtete Scheiben, dieIf the turbine and the centrifugal fan are designed so that the propeller shaft through the rotor thrusts is subjected to pressure, the stop surfaces can be hardened by disks that

an den Enden der Gelenkwelle und der Läuferwellen befestigt sind, gebildet werden, wobei mindestens eine Fläche jedes Paares aneinanderschlagender Flächen eine Kugelkalotte ist.
Ferner kann die Hohlwelle aus zwei Teilen bestehen, wobei dann das eine Gelenk der Gelenkwelle innerhalb des der anderen Welle zugekehrten Hohlwellenteils angeordnet wird. Dadurch wird einerseits eine gute Zugänglichkeit zum Gelenk erreicht, und außerdem gestattet dies den Einbau einer Kupplungsnabe mit großem Durchmesser, z. B. Bogenzahnkupplungen.are attached to the ends of the propeller shaft and the rotor shafts, wherein at least one surface of each pair of abutting surfaces is a spherical cap.
Furthermore, the hollow shaft can consist of two parts, one joint of the cardan shaft then being arranged within the hollow shaft part facing the other shaft. As a result, on the one hand, good accessibility to the joint is achieved, and this also allows the installation of a coupling hub with a large diameter, e.g. B. Curved tooth couplings.

Schließlich sei noch erwähnt, daß die Antriebsverbindung nach der Erfindung eine sehr gedrängte iS Bauweise ermöglicht, da man die einander benachbarten Lager von Turbinen- und Verdichterwelle nahe aneinanderlegen kann, so daß der Lagermittenabstand zwischen jenen beiden Lagern geringer wird als die Gelenkmittenentfernung der Gelenkwelle.Finally, it should be mentioned that the drive connection according to the invention is a very compact one iS construction allows, because one of the neighboring Bearings of the turbine and compressor shaft can be placed close to each other, so that the bearing center distance between those two bearings becomes less than the joint center distance of the cardan shaft.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten werden imFurther advantageous details are given in

Zusammenhang mit den Zeichnungen erläutert, die Ausführungsbeispiele von Antriebsverbindungen nach der Erfindung schematisch wiedergeben. Es zeigtExplained in connection with the drawings, the exemplary embodiments of drive connections reproduce schematically according to the invention. It shows

Fig. ι eine Verbindung, bei welcher die Gelenkwelle infolge Axialschub auf Druck beansprucht wird,Fig. Ι a connection in which the propeller shaft is subjected to pressure as a result of axial thrust,

Fig. 2 den Teil A der Fig. ι in vergrößertem Maßstab,Fig. 2 the part A of Fig. Ι on an enlarged scale,

Fig. 3 den Schnitt durch ein als Bogenzahnkupplung ausgebildetes Gelenk, das Druck und Zug übertragen kann.3 shows the section through a joint designed as a curved tooth coupling, the pressure and tension can transfer.

In Fig. ι bedeutet ι das Laufrad einer Turbine, das am Flansch 2 der Hohlwelle 3 zentriert befestigt ist. Diese Hohlwelle besteht aus den Teilen 4 und S, die mittels der Gewindemuffe 6 mit Differenzgewinde 6', 6" zusammengehalten sind. Die Gewindemuffe 6 ist im mittleren Teil mit einer Paßbohrung 6"' versehen, in welcher die beiden Hohlwellenteile 4 und 5 zentriert sind. Diese Ausbildung der Verbindung gewährleistet eine präzise und sehr steife Verbindung der Hohlwellenteile. Das Differenzgewinde besteht darin, daß die an den Enden · der Gewindemuffe 6 eingeschnittenen Ge winde 6' und 6" verschiedene Steigungen haben. Die Hohlwelle 3 ist in den Lagern 7 und 8 gelagert Innerhalb der Hohlwelle befindet sich die Gelenkwelle 9, deren Gelenke 10, 11, wie an sich bekannt, als Bogenzahnkupplungen ausgebildet sind. Das Gelenk 10 ist innerhalb der durch die Gewindemuffe 6 hergestellten Verbindung angeordnet. Das aus der Hohlwelle 3 herausragende Ende der Gelenkwelle 9 ist mit der im Lager 18 gelagerten Welle 12 eines nicht dargestelltenKreiselverdichters gekuppelt. Auf ihr ist das Zahnrad 13 der Bogenzahnkupplung 11 aufgekeilt, während das den Außenzahnkranz tragende Gehäusen' der Bogenzahnkupplung 11 am Flansch 9' der Gelenkwelle 9 angeschraubt ist. Das vom Laufrad 1 der Turbine abgegebene Drehmoment wird also über den Flansch 2, den Hohlwellenteil 4 auf die Bogenzahnkupplung 10 übertragen und von hier über die Gelenkwelle 9, den Flansch 9', Gehäuse 11', Zahnrad 13 auf die Welle 12 des Kreiselradverdichters geleitet.In Fig. Ι ι means the impeller of a turbine, which is centered on the flange 2 of the hollow shaft 3 is. This hollow shaft consists of parts 4 and S, which by means of the threaded sleeve 6 with a differential thread 6 ', 6 "are held together. The threaded sleeve 6 is in the middle part with a fitting bore 6 "', in which the two hollow shaft parts 4 and 5 are centered. This training the connection ensures a precise and very rigid connection of the hollow shaft parts. The differential thread consists in that the cuts cut at the ends of the threaded sleeve 6 The windings 6 'and 6 "have different pitches. The hollow shaft 3 is supported in the bearings 7 and 8 Inside the hollow shaft is the cardan shaft 9, the joints 10, 11 of which, as is known per se, are designed as curved tooth couplings. The joint 10 is within the by the threaded sleeve 6 established connection arranged. The end of the cardan shaft protruding from the hollow shaft 3 9 is connected to the shaft 12 of a centrifugal compressor, not shown, which is mounted in the bearing 18 coupled. On her the gear 13 of the curved tooth clutch 11 is keyed, while the External gear bearing housings' of the curved gear coupling 11 is screwed to the flange 9 'of the cardan shaft 9. That from impeller 1 of the turbine The torque output is thus transmitted to the curved tooth coupling via the flange 2, the hollow shaft part 4 10 transmitted and from here via the cardan shaft 9, the flange 9 ', housing 11', gear 13 passed to the shaft 12 of the centrifugal compressor.

An den Enden der so verbundenen Teile 4, 9 und 12 sind gehärtete Scheiben 14, 15 und 16, 17 befestigt, die in der angegebenen Paarung zusammenarbeiten. Die Scheiben 14 und 16 besitzen eine ebene Fläche, während die Scheiben 15 und 17 kugelkalottenförmig ausgebildet sind. Der die Gelenkwelle 9 auf Druck beanspruchende Axialschub wird vom Läufer 1 über Flansch 2, Hohlwellenteil 4, Scheibenpaar 14, 15 und vom nicht dargestellten Läufer des Kreiselradverdichters über dessen Welle 12 und das Scheibenpaar 17, 16 auf die Gelenkwelle 9 übertragen.At the ends of the parts 4, 9 and 12 connected in this way, hardened disks 14, 15 and 16, 17 are attached, that work together in the specified pairing. The discs 14 and 16 have a flat surface, while the disks 15 and 17 are spherical cap-shaped. The who Propeller shaft 9 on pressure demanding axial thrust is from the rotor 1 via flange 2, hollow shaft part 4, pair of disks 14, 15 and from the rotor, not shown, of the centrifugal compressor its shaft 12 and the pair of disks 17, 16 on transfer the PTO shaft 9.

Zur Zentrierung der Gelenkwelle 9 und. der durch Bogenzahnkupplungen gebildeten Gelenke 10, 11 sind diese Gelenke mit Zentrierhülsen 19 und 20 versehen, die über kugelzonenförmig ausgebildete Teile der Gelenke greifen. Die Anordnung ist aus der Darstellung der Fig. 2 besonders deutlich ersichtlich. Diese läßt ferner auf der den Anschlagflächen der Scheiben 14, 15 abgekehrten Seite noch eine Anlauf kante 21 erkennen, welche verhindert, daß nach dem Abschalten der Turbine das Zahnrad der Kupplung auf breiter Fläche gegen den Zentrierflansch anläuft und dadurch Zerstörungen durch Fressen hervorgerufen werden.For centering the cardan shaft 9 and. the joints 10, 11 formed by curved tooth couplings these joints are provided with centering sleeves 19 and 20, which are formed over spherical zones Grip parts of the joints. The arrangement can be seen particularly clearly from the illustration in FIG. This also leaves on the side facing away from the stop surfaces of the disks 14, 15 recognize a starting edge 21, which prevents the gear after switching off the turbine the coupling runs against the centering flange over a wide area and thereby destroys it caused by eating.

Zur Schmierung werden die Bogenzahnkupplungen 10 und 11 mit Spritzöl aus den Lagern 8 bzw. 18 versorgt. Beispielsweise aus dem Lager 8 entweichendes Schmieröl wird von einem Fangblech 22 aufgefangen und gelangt über die Bohrung 23 des Hohlwellenteiles 5 in deren Hohlraum 24 und über einen Kanal 25 in das Innere der Bogenzahnkupplung 10 zu deren Verzahnung.The curved tooth clutches 10 and 11 are lubricated with spray oil from the bearings 8 or 18 supplied. For example, lubricating oil escaping from the bearing 8 is caught by a catch plate 22 and passes through the bore 23 of the hollow shaft part 5 into the cavity 24 thereof and via a channel 25 into the interior of the curved tooth coupling 10 to the toothing thereof.

In Fig. 3 sind die den Fig. 1 und 2 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Unterschiedlich von jenen Ausführungen besitzt hier der Zentrierflansch I9_a zusätzlich noch eine kugelzonenförmige Anschlagfläche 26, so daß im Betrieb auch Zugkräfte auf die Gelenkwelle 9 übertragen werden können. In diesem Fall erübrigt sich die Anordnung einer besonderen Anlaufkante.In Fig. 3 the parts corresponding to Figs. 1 and 2 are provided with the same reference numerals. Different from those embodiments here the centering flange has _a I9 in addition, a spherical-zone-shaped stop surface 26 so that tensile forces on the propeller shaft 9 can be transmitted in operation. In this case, there is no need to arrange a special leading edge.

Claims

Patent claims:

1. Connection between the rotor shafts a turbine and a centrifugal fan, at least one of which is at least partially hollow is, by a shaft, which is arranged within the hollow rotor shaft (s) and with the rotor shafts is articulated, characterized in that the free thrusts of the runner in in a manner known per se are directed opposite one another and are essentially the same size and that they are from the cardan shaft through known spherical stop surfaces in the articulated connections between the rotor shafts (3,12) and the cardan shaft (9).

2. A compound according to claim 1, the propeller shaft of which is subjected to pressure by the rotor thrusts is claimed, characterized in that the stop surfaces are hardened disks

(i4, 15, 16, 17) are formed at the ends the propeller shaft and the rotor shafts are fixed, and that at least one of the surfaces of each Pair of abutting surfaces is a spherical cap.

3. A compound according to claim 2, characterized in that the hollow rotor shaft (3) from two parts (4, 5) and that one joint (10) of the propeller shaft within the other rotor shaft facing hollow shaft part (5) is arranged.

4. A compound according to claim 3, characterized in that the two parts (4, 5) of the Hollow shaft (3) are held together by means of a threaded sleeve (6) with a differential thread.

5. A compound according to claim 4, characterized in that that the threaded sleeve (6) is provided with a fitting bore (6 '") in which the two hollow shaft parts (4, 5) are centered.

6. A compound according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the joints, as is known per se, are designed as curved tooth couplings.

7. A compound according to claim 6, characterized in that the curved tooth couplings each have a centering sleeve (19, 20) for the cardan shaft (9).

8. A compound according to claim 7, characterized in that for receiving train in of the cardan shaft, the joints each with an additional stop surface in the form of a spherical zone (26 in Fig. 3) are provided.

9. A compound according to claim 7, characterized in that for receiving train in the articulated shaft the joints are each provided with a run-up edge (21 in Fig. 2).

10. A compound according to claim 7, characterized in that that the hollow shaft has a catch plate (22) and bores (23, 25), which spray oil from a bearing (8) of the hollow shaft in the cavity (24) of the hollow shaft and to the teeth of the tooth coupling arranged therein (10) lead.

11. A compound according to claim 6, in which only one of the rotor shafts is hollow, the other is not hollow, characterized in that on the this other shaft facing end of the cardan shaft by means of a flange (9 ') hollow housing (ii ') is attached, which the clutch gear (13) of this other shaft encloses.

Considered publications:
German patent specifications No. 757890, 844235.

1 sheet of drawings