AT380078B

AT380078B - Peltonrad

Info

Publication number: AT380078B
Application number: AT0158183A
Authority: AT
Inventors: Benno Dipl Ing Buchelt
Original assignee: Buchelt Benno
Priority date: 1983-05-02
Filing date: 1983-05-02
Publication date: 1986-04-10
Also published as: ATA158183A

Description

Die Erfindung betrifft ein Peltonrad, bestehend aus einzelnen Peltonbechern, die zu einem
Radstern zusammengefügt sind und durch Verbindungselemente auf einer Welle sitzen, wobei jeder
Peltonbecher einen Becherfuss aufweist, die gemeinsam eine zylindrische Aussenschulter bilden und durch beidseitig angeordnete Radscheiben zentriert sind.

Es ist bekannt, Peltonräder in mehrteiliger Bauweise auszuführen, bei der reiterartig aufge- setzte Schaufeln, welche mit einer Vielzahl von Bolzen, die mindestens der Schaufelzahl entspricht, radial gesichert sind und mit einer Vielzahl von Stiften in Umfangsrichtung gegeneinander ver- spannt werden.

Nach DE-PS Nr. 555 900 ist ein Laufrad für Freistrahlturbinen bekannt, das für grosse Schnell- läufigkeit und grosse Gefälle verwendbar ist und aus einer zweiteiligen Radscheibe mit abnehmbar befestigten Bechern besteht, die gegenseitig nahe ihrer Wurzel durch ein System von Verspannungs- elementen, die je von den Lappen zweier benachbarter Becher unmittelbar verspannt werden. Zu- sätzliche Haltebolzen, welche den mittleren Teil der Becherlappen durchdringen, halten die Rad- scheiben zusammen.

Weiters ist nach AT-PS Nr. 244 882 zu entnehmen, dass man warm aufgezogene Schalen oder
Radscheiben verwendet, die mittels Bolzen gesichert sind und dadurch eine Deformation dieser
Radscheiben verhindert.

Nachteilig ist bei diesen Ausführungen, dass trotz aufwendiger Bauweise plastische Deforma- tionen und Spaltkorrosion den Schaufelverband im Laufe der Zeit lockern und somit durch Flieh- kraftexplosion zur Zerstörung führen können.

In der Regel werden daher die Peltonräder in einem Stück gegossen, wodurch die vorhin genannten Nachteile nicht auftreten können. Das einstückige Giessen der Peltonräder ist jedoch wegen der komplizierten Form der ineinander verschachtelten Becher aufwendig. Massnahmen gegen
Giessspannungen und gewissenhafte Gussprüfungen sind notwendig. Die Zugänglichkeit zur Bearbei- tung der Becherform gestaltet sich deshalb schwierig und verhindert den Einsatz üblicher Werk- zeugmaschinen. Vielfach muss deshalb händisch nach Schablonen geschliffen werden. Trotz dieser veralteten Fertigungsmethode beharrt man auf die einstückig gegossenen Peltonräder aus Gründen der Sicherheit gegen Fliehkraftexplosion. Anderseits ergibt das komplizierte Gussstück erhöhte Ge- fahr von Gussspannungen und Gussrissen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Pelton- rad zu schaffen, das eine absolute Fliehkraftsicherheit bietet und aus einzelnen Peltonbechern besteht, die zu einem Radstern zusammengefügt sind. Erfindungsgemäss wird das Ziel dadurch erreicht, dass an einem oder mehreren Becherfusspaaren beidseitig Kegelhülsen mit Kegelsitzen anliegen und mittels Spannbolzen befestigt sind.

Diese besondere Ausbildung verbindet die Vorteile der leichten Giessbarkeit und der Bearbeit- barkeit einzeln gefertigter Peltonbecher mit einer grösseren Fliehkraftsicherheit trotz Verbundbau- weise.

An Hand eines Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigen : Fig. l
Schnitt durch ein Peltonrad, Fig. 2 Ansicht der Peltonbecher, Fig. 3 Ausbildung der Radscheiben,
Fig. 4 Kegelhülse im Schrägriss, Fig. 5 Variante zur Wellenbefestigung.

In Fig. l ist ein Schnitt durch ein Peltonrad dargestellt. Die Peltonbecher-l-weisen einen Becherfuss --2-- auf, der als Lagesicherung dient. Sie besteht aus beidseitig angeordneten
Radscheiben --7--, die mittels einer Aussenschulter --14-- den Becherfuss --2-- halten. Die Stirn- fläche --15-- hilft der Drehmomentübertragung durch Reibschluss.

Die Rotorwelle ist als Hohlwelle - ausgebildet und weist am radsternseitigen Ende eine Trommel --4-- auf, in der die Lauf- radscheibe --10-- sitzt und eine Zentrierung für die Radscheibe --7-- enthält. Zwischen den
Segmenten zweier benachbarter Becherfüsse --2-- ist ein Spannbolzen --9-- eingefügt, wobei beid- seitig der Radscheiben --7-- Kegelhülsen --8-- hindurchgeführt sind. Die Kegelhülsen --8-- sind an einem Ende eben ausgebildet und dienen zur Auflage der Muttern --11-- bzw. Teller- federn --12--. Das andere Ende weist einen Kegelsitz --13-- auf, der an zwei benachbarte Becher- füsse --2-- anliegt, bzw. hineinragt.

Durch eine konzentrische Bohrung in der Radscheibe --7-- wird ein durchgehender Zuganker --5-- geführt und durch Mutter --7-- zu einem Verband ver- schraubt. Die Hohlwelle --3-- ist durch Lager --6-- abgestützt. Das Peltonrad ist von einem Gehäuse --16-- umgeben.

Die Befestigung und zugleich Lagesicherung der Peltonbecher-l-besteht darin, dass die Becherfüsse-2-beidseitig eine zylindrische Aussenschulter bilden, die durch Radscheiben --7-umklammert sind, die wieder durch die Trommel --4-- der Hohlwelle --3-- über Zuganker --5-befestigt sind. Wesentlich ist, dass an einem oder mehreren Becherfusspaaren beidseitig Kegelhülsen --8-- mit Kegelsitzen --13-- anliegen und mittels Spannbolzen --9-- befestigt sind. Es bedarf also wenigstens zwei, jedoch maximal der halben Becherzahl an Spannbolzen --9-- und Zubehör.

Fig. 2 zeigt einen Abschnitt eines Peltonrades in Ansicht. Es sind in diesem Ausführungsbeispiel zwölf Peltonbecher --1-- vorgesehen, jedoch in den Zeichnungen nur sieben davon aufgeführt. Daraus ist zu entnehmen, wie in Seitenansicht die Becherfüsse --2-- segmentartig ausge-
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ist eine Bohrung zur Aufnahme der Spannbolzen --9--, wobei nur der Kegelsitz --13-- eingezeichnet ist. In diesem Fall wurden nur drei Spannbolzen --9-- gewählt.

Fig. 3 stellt in Ansicht die Radscheibe --7-- dar. Es ist eine zentrale Bohrung --18-- vorgesehen, durch die der Zuganker-S-geführt ist. Ferner sind noch Langlöcher --19-- vor- handen, durch die die Kegelhülsen --8-- durchgeführt sind. Die Langlöcher --19-- verhindern ein Verdrehen der Kegelhülsen --8--, erlauben aber eine freie Bewegung, damit sich diese im Kegelsitz --13-- gut zentrieren können.

Fig. 4 zeigt im Schrägriss eine Kegelhülse --8-- mit diametral angeordneten Abflachungen --20--, die in den Langlöchern --19-- der Radscheiben --7-- drehgesichert gleiten.

Zwischen den Spannbolzen --9-- und den Kegelhülsen --8-- können aber auch an Stelle der Abflachungen --20-- an der Kegelhülse --8-- zusätzlich zylindrische Passbolzen zur Drehmomentübertragung angeordnet sein, so dass die Kegelhülsen --8-- ausschliesslich die Aufgabe des Vorspannens haben.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausbildungsvariante der Rotorwelle, die als Vollwelle --21-- ausgebildet ist. Das Drehmoment wird nun über Passfeder --22-- von den Peltonbechern-l-und Radscheiben --7-- übertragen. Auch hier dient dies als Lagesicherung der Peltonbecher --1--. Die Radscheiben --7-- liegen zentriert an den zylindrischen Aussenschultern --14-- und planen Stirn- flächen --15-- an und umschliessen die Becherfüsse --2--. Spannbolzen --9-- mit ihren Kegel- hülsen --8-- und Kegelsitzen --13-- stellen wieder die Vorspannung her. Die Spannbolzen --9-sind hier etwas länger ausgeführt, da zum üblichen Abschluss mit Muttern --11--, bzw. Tellerfedern --12-- noch weitere Muttern --11-- vorgesehen sind, um Wasserschutzkappen --23-- befestigen zu können.

Damit ist sichergestellt, dass die Spannbolzen --9-- und deren Teile vor Korrosion geschützt sind. Die axiale Zentrierung des Radsterns zum Lager --6-- erfolgt durch Rohr- büchsen-24-.

Der Vorteil besteht in der vorliegenden Ausführung darin, dass die einzeln gefertigten Peltonbecher-l-leicht gegossen und bearbeitet werden können. Dabei ist die Fliehkraftsicherheit höher als bei einstückig gegossenen Peltonrädern. Die wenigen Spannbolzen in einem fettgefüllten Raum sind wirksam vor Korrosion geschützt.

Ein Bruch dieser Spannbolzen bewirkt kein Fortfliegen der Schaufeln, da diese formschlüssig zwischen den Radscheiben eingesperrt sind. Als besonderer Vorteil ist die Tatsache anzusehen, dass der Einsatz von NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen und damit eine Verbilligung und bessere Genauigkeit bei der Herstellung ermöglicht wird.

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Claims

PATENTANSPRCHE : 1. Peltonrad, bestehend aus einzelnen Peltonbechern, die zu einem Radstern zusammengefügt sind und durch Verbindungselemente auf einer Welle sitzen, wobei jeder Peltonbecher einen Becherfuss aufweist, die gemeinsam eine zylindrische Aussenschulter bilden und durch beidseitig angeordnete Radscheiben zentriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einem oder mehreren Becherfusspaaren beidseitig Kegelhülsen (8) mit Kegelsitzen (13) anliegen und mittels Spannbolzen (9) befestigt sind. <Desc/Clms Page number 3>

2. Peltonrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelhülsen (8) diametral angeordnete Abflachungen (20) aufweisen, die in Langlöchern (19) der Radscheiben (7) drehgesichert gleiten.

3. Peltonrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radscheiben (7) auf einer Hohlwelle (3) durch je eine Trommel (4) zentriert und durch Zuganker (5) verspannt sind.

4. Peltonrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Radscheiben (7) auf der Vollwelle (21) sitzen und durch Rohrbüchsen (24) die axiale Lage sichern.