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Hauptsächlich aus Radscheiben zusammengesetzter Läufer für raschlaufende Turbinen, Pumpen und Verdichter.
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auf eine Welle aufgeschoben und zu diesem Behuf mit einer Bohrung versehen sind, so erfahren diese Radscheiben insbesondere am Rand der Xabenbohrung hohe Beanspruchungen. Ausserdem sind durch eine solche Konstruktion grosse Radnabendurchmesser und demzufolge grosse Undichtheitsverluste bedingt. In Fig. i ist das bekannte Spannungsdiagramm einer solchen gelochten Radscheihe durch die Linie 7 dargestellt. Hierbei ist a) b Abszisse vom Punkt 0 aus nach rechts der Radius r. in Zentimeter gemessen, der einzelnen Meridianquerschnitrsmittelpunkte
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Tangenciaispannungen. in Kilogrammquadratzentimeter gemessen. aufgetragen.
Hierbei ist vorausgesetzt, dass die Radscheibe eine Bohrung hesitze vom Radius rl. Am Rand dieser Bohrung entsteht zufolge der Fliehkraftswirkung die grösste in der ganzen Scheibe auftretende Spannung,
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nicht einmal halb so gross als die maximale Spannung SI der in der Mitte durchbohrten Scheibe.
In Erkenntnis dieser Verhältnisse ist vorgeschlagen worden, umlaufende Teile für rasch drehende Maschinen, insbesondere Dampfturbinen, aus einem einzigen Stück herzustellen und die erforderlichen Aussparungen durch Ausdrehen des vollen Stückes zu erwirken. Die Herstellung eines solchen Werkstückes ist aber sehr umständlich, zeitraubend und teuer. Dazu muss man mit der Gefahr rechnen, dass der Teil im Innern nicht die gewünschte gleichmässige Dichtheit und Festigkeit besitzt. Er kann hohle Stellen besitzen, weiche sich erst im letzten Stadium der Be- arbeitung zeigen, so dass die ganze bis dahin aufgewendete Zeit und die Kosten nutzlos sind.
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umlaufenden Teil vermieden.
Darnach ist ein solcher umlaufender. für mehrstufige, rasch laufende Maschinen, insbesondere Dampfturbinen, bestimmter, mehrere Radscheiben enthaltender Teil so durchgebildet, dass die Radscheiben unter Vermeidung jeglicher in der Nähe dei Achse gelegener, durchgehender Bohrung und unter möglichster Wahrung der für einen sogenannten
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Durchbiegung massgebenden Trägheitsmomentes kann die den kleineren Zapfen tragende Seite der einen Scheibe über das ihr entgegengerichtete Ende des hohlen Zapfens der anderen Scheibe derart übergreifen, dass sie auf dieses Ende eine radial nach innen gerichtete Spannung ausübt.
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In der Fig. : 2 der Zeichnung ist beispielsweise ein aus fünf Radscheiben hergestellter, umlaufender Teil für eine Freistrahl-Dampfturbine dargestellt, welcher nach der Erfindung durch-
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angenähert durchgebildet. Sie besitzen wenigstens in der Nähe der Achse keinerlei Bohrungen,. so dass im normalen Betrieb die durch die Fliehkraftwirkung in ihnen auftretenden Spannungen den Verlauf der Linie II im Gegensatz zur Linie I der Fig. x nehmen. So ist die in der Nähe der Drehachse durch die strichpunktierten Linien a und b angedeutete Grundform der Scheibe 1 nirgends durchbrochen oder angeschnitten.
Die Scheibe 1 ist mit dem benachbarten Wellenstück 6
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Zapfen 7, über welchen der an der nächsten Scheibe 2 befindliche Hohl zapfen 8 geschoben ist Der Aussendurchmesser des vollen Zapfens 7 und die Bohrung des hohlen Zapfens 8 sind so gegeneinander abgestimmt, dass nach dem Aufpressen des hohlen Zapfens 8 über den vollen Zapfen 7 die beiden Scheiben 1 und 2 durch eine für den Betrieb hinreichende Spannung miteinander verbunden sind.
Zwischen den Scheiben 2 und 3 ist eine etwas andere Verbindung vorgesehen. Der an der Scheibe 2 angebrachte volle Zapfen 9 trägt am rechten Ende ein Gewinde 10, welches in ein entsprechendes, an der Scheibe 3 angebrachtes, gteichachsiges Hohlgewinde passt. Mittels dieser Gewinde wird die Scheibe 2 gegen die Scheibe 3 gepresst. Die Anpressung kann entweder an der Stirnfläche 11 oder an der Stirnfläche 12 erfolgen. Überdies pressen die Zapfen 9 und 13 in radialer Richtung aufeinander.
Als weiteres Ausführungsbeispiel der Verbindung zweier aufeinanderfolgender Scheiben
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mittels eines hohlen Zapfens 14 über einen an der Scheibe 3 angebrachten vollen Zapfen 15. Die Scheibe 3 hat einen wulstartigen Ringansatz 16, welcher seinerseits über das linke Ende des Hohlzapfens 1 übergreift und dieses radial nach innen presst. Wäre dieser Wulst 16 nicht vorhanden, so hätte die Scheibe. 3 in derjenigen senkrecht zur Drehachse gerichteten Ebene, welche durch die Wurzel des Zapfens 1. 5 geht, also die Bildebene in der Geraden III-III schneidet, ein Trägheitsmoment ; welches nur gerade gleich dem Trägheitsmoment des Zapfens 15 ist.
Trotzdem der Hohlzapfen 14 eine verhältnismässig geringe Wandstärke besitzt, kann sein in bezug auf eine zur Drehachse senkrecht gerichtete Achse bezogenes Trägheitsmoment doch erheblich grösser sein als dasjenige des Vollzapfens 15, weil seine Einzelteile einen erheblich grösseren Abstand von der Trägheitsachse besitzen. Die schwächste Stelle wäre also an sich auch im Querschnitt III-III. Weil nun aber der Wulst 16 in radialer Richtung auf den Hohlzapfen 14
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und der Wulst 16 in der Nähe des Querschnittes 777-777 als Ganzes zu betrachten und von diesem ist das Trägheitsmoment bedeutend höher als vom Zapfen 15 allein.
Der Wulst 16 trägt also in seinem Zusammenarbeiten mit den Zapfen 14 und 15 wesentlich zur Versteifung bei und wirkt der Durchbiegung entgegen. In der Zeichnung sind die Berührungsflächen des Wulstes 16 und des Hohlzapfens 14 kegelförmig. Sie könnten aber auch zylindrisch und mit Schrumpfmass hergestellt sein.
Zwischen den Scheiben 4 und 5 ist ein letzes Ausführungsbeispiel einer Spannverbindung zweier aufeinanderfolgender Scheiben gezeigt. Die Scheiben 4 und 5 stossen mit ihren beiden Zapfen 21 und 22 stumpf gegeneinander. Über diese Zapfen ist ein zweiteiliger Ring 23 gelegt, welcher mittels Drähten 2. umwickelt ist. Dieser Ring übt auf die Zapfen 21 und 22 Kräfte aus, deren in Richtung der Drehachse fallende Komponenten die Scheiben 4 und 5 gegeneinanderpressen. Als Spannverbindung zwischen den Scheiben kann auch ein sogenannter Bajonett- verschluss in Anwendung kommen.
Damit die ineinandergesteckten Zapfen, wie sie zwischen den Scheiben 1 und 2, 2 und 3,
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und 2 eingezeichnet. Die beiden Passbolzen 31 und 32 stehen unter 90 gegeneinandei und senkrecht zur Drehachse x-x; sie sind axial gegeneinander ver schoben. Natü@lich könnten auch Keile oder Nut und Feder oder andere Sicherungselemente in Anwendung kommen..
Nach der Erfindung ausgeführte umlaufende Teile haben mit den aus einem einzigen
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an den Leitradnaben gemein, sind aber einfacher und zuverlässiger bezüglich Herstellung und Gleichmässigkeit des Gefüges.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Hauptsächlich aus Radscheiben zusammengesetzter Läufer für raschlaufende Turbinen, Pumpen und Verdichter, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Radscheiben unter möglichster Wahrung der für einen sogenannten ,,Körper gleicher Festigkeit" erforderlichen Grundform je für sich aus dem Vollen hergestellt und unter Vermeidung von in diese Grundform fallenden Bohrungen mittels in oder in der Nähe der Mitte vorgesehener Spannverbindungen aneinandergereiht sind.
2. Läufer nach. \nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aufeinanderfolgende Radscheiben gleichachsige, gegeneinander gerichtete Zapfen besitzen, von denen der eine hohl ist und über den anderen Zapfen übergreift.
3. Läufer nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen zwecks Erzielung einer Schrumpfspannung ineinandergepresst sind.
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