CH246774A - Trommelläufer, insbesondere für mehrstufige Axialverdichter und -Turbinen. - Google Patents

Description

  Trommelläufer,     insbesondere        für        mehrstufige        Axialverdichter    und -Turbinen.         Gegenstand    dar     Erfindung    ist.     ein    Trom  melläufer,     insbesondere    für mehrstufige       Axialverdichter    und     -Turbinen,    der aus. ein  zelnen     aneinandergereihten    Scheiben zusam  mengesetzt     ist,    die an ihrem     äussern    Umfang  zu     einer    durchgehenden Trommel     verbunden     sind.

   Es     sind        bereits        derartige        Trommelläufer     für Dampf- und     Gasturbinen    bekanntgewor  den, bei denen die     einzelnen    Scheiben an       ihrem        äussern    Umfang zu     einer    fortlaufen  den Trommel     verschweisst    sind.

   In der Weise       aufgebaute    Läufer zeichnen sich dadurch aus,       d.ass    die einzelnen Scheiben gut     durch-          geschmiedet    werden können, so dass sie hohe  und gleichmässige     Festigkeitseigenschaften          besitzen.    Ein weiterer Vorteil derartig auf  gebauter     Läufer    besteht     darin,    dass die ein  zelnen Scheiben nicht durchbohrt werden  müssen und als Scheiben     gleicher    oder annä  hernd gleicher     Festigkeit    ausgebildet werden  können.

   Damit ist     ein        Mindestaufwand    an       Warketoff    für die gegebenen     Beanspruchun-          gen    des. Läufers erforderlich. Da weiterhin  die Verbindung der     einzelnen    Scheiben an  ihrem     äusseren    Umfang erfolgt, wird gleich  zeitig eine hohe     Steifigket    des zusammen  gebauten Läufers erzielt, die eine hohe     kri-          tische        Drehzahl        des,    Läufers ergibt.  



  Soweit derartige Trommelläufer aus Stahl  hergestellt werden, ergeben sich bei der Her  stellung     keine    besonderen Schwierigkeiten.  Vor     allem    hat das     Verschweissen    der einzel  nen Stahlscheiben keine nennenswerte     Herab-          Setzung    der     Festigkeit-des    Läuferwerkstoffes    zur Folge, und auch die durch das Schwei  ssen hervorgerufenen     Wärmespannungen    kön  nen bei zweckmässigem Vorgehen in zulässi  gen Grenzen gehalten werden.

   Nachteilig ist  nur,- dass man bei der     Werkstoffauswahl        in-          sofern    in     unerwünschter        Weise    eingeengt ist;  als     schlecht        schweissbare    Stähle nicht verwen  det     werden;    können.  



  Noch schwieriger liegen die Verhältnisse,  wenn der Läufer,     wie    es heute vielfach not  wendig ist, aus Leichtmetall     \hergestellt        wird:          In    diesem Falle stehen dein     Züsammenschwei-          ssen        -eines    Trommelläufers     ausserordentliche          Schwierigkeiten    entgegen,

   da die als Schei  benwerkstoffe     in    Frage kommenden veredel  ten     Knetlegierungen    durch das Schweissen  ihre Festigkeit zum     grossen    Teil verlieren  und der fertige Läufer durch unkontrollier  bare     Wärmespannungen    stark gefährdet ist.  



  Der     Erfindung    liegt nun die     Aufgabe    zu  grunde, einen Trommelläufer der beschriebe  nen Art -herzustellen, der nicht mit diesen  Nachteilen behaftet ist und bei dem doch       die        Vorteile    der bekannten Bauart, nämlich  die gute     Durehschmiedbarkeit    dar     einzelnen     Scheiben und     ,ein        leichter,    aber trotzdem     bie-          gungssteifer    Aufbau     mit    hochliegender kriti  scher Drehzahl,     ausgenutzt    werden.

   Es sind  bereits Lösungen dieser Aufgabe bekannt,  nach     denen;    die einzelnen Scheiben des     Trom-          m-elläufers        unter        Vermeidung    des Schweissens  an     ihrem    äussern Umfang durch Schrauben       miteinander        verbünden    sind.

   Damit hierbei  die Vorteile der zuvor beschriebenen Läixfer-           bauarterhalten    bleiben, ist es zweckmässig,       dalB    die     Verbbindung    der     einzelnen    Seheiben  möglichst weit     aussen    am Umfang erfolgt,  da sie     dort        durch    die von den Lagerkräften       herrührenden        Biegemomente    am wenigsten       beansprucht    wird und auch bei schroffen     Än-,

            derungen    der     Betriebstemperaturen    den sich  daraus     ergebenden    Wärmedehnungen am  besten     folgen    kann. Die     Verbindung    der     ein-          zelnen    Scheiben     mittels    Schrauben hat je  doch den Nachteil, dass. die     Scheibenkränze     zur Aufnahme der Schrauben dicker als sonst  notwendig     ausgebildet    werden müssen und       dass    die Festigkeit der Scheiben durch die  Schraubenlöcher     herabgesetzt    wird.  



  Zur Behebung dieser Mängel wird nach  der     Erfindung    die Aufgabe dadurch gelöst,       daZ    je     zwei        benachbarte    Scheibenkränze des  Trommelläufers     durch        Spannringe    miteinan  der verbunden sind, die über radiale, durch       die        Berührungsebene    der beiden Scheiben in       zwei        Teile        geteilte    Zapfen gesteckt, auf die  sen, gespannt und gegen Herausschleudern  gesichert sind.  



       In        Fig.    1 ist der an sich bekannte grund  sätzliche     Aufbau    eines Trommelläufers der       beschriebenen    Art dargestellt,     während    die       Fig.    2.     bis    4     Ausführungsbeispiele        der-Erfin-          dung    veranschaulichen.

   Der in     Fig.    1 dar  gestellte Trommelläufer besitzt eine Anzahl       hintereinander    angeordneter Scheiben     a,    deren       Kränze    b miteinander zu     einer    fortlaufenden       Trommel    verbunden und bei denen     besondere     Ansätze zur     Zentrierung    der einzelnen Schei  ben     gegeneinander    vorgesehen sind.

   Die     Wel-          lenzäpfen    des Läufers     sind    bei dieser Aus  führung mit den     äussern    Scheiben aus einem  Stück     geschmiedet.    Sie können     anderseits     aber auch als selbständige     Bauelemente    aus  geführt und     an-    den     äussern    Scheiben     befe-          stigt        sein..     



  Die     Fig.    2 und 3 zeigen     in    einem Aus  schnitt die     Verbindung        zweier    benachbarter  Scheiben nach der     Erfindung,    wobei     Fig.    2       ein        Querschnitt    und     Fig.    3 eine Draufsicht       isst.        Hierbei    bedeuten     b    die Kränze zweier       benachbarter    Läuferscheiben.

   Diese sind an  ihrem äussern Umfang in der Weise radial    eingedreht, dass Zapfen c gebildet werden,  die durch die     Berührungsebene    der benach  barten Scheiben in zwei     Teile    geteilt sind.       Diese        zweiteiligen    Zapfen     sind    durch     Spann-          ringe        d        miteinander    verbunden, die durch       Verstem:men    der Zapfen gespannt     bezw.    auf  die Zapfen     aufgetrieben    oder aufgeschrumpft  und dadurch gegen     Herausschleudern    gesi  chert sind.

   Wie insbesondere aus der     Fig.    3  hervorgeht, sind die     Verbindungselemente;     die     zweiteiligen    Zapfen c und die     Spannringe     d, in der     Umfangsrichtung    des Läufers nach  Art einer     Nietreihe        angeordnet.    Versuche  haben gezeigt,

       dass    bei     einer    derartigen Ver  bindung selbst für die Übertragung grösser  Kräfte und     Drehmomente    Spannringe von ge  ringer Höhe     ausreichen.    Damit bringt diese  Art der     Verbindung    der Läuferscheiben ge  genüber bekannten     Ausführungen.    den beson  deren     Vorteil,

          dass    die Scheiben selbst durch       die        Eindrehungen    nur wenig geschwächt wer  den und     dass-        eine        zusätzliche    Verstärkung der  Läuferkränze demnach nicht erforderlich  wird.     Ein        weüerer        Vorteil    dieser Verbindung  besteht darin, dass die Spannringe d nicht nur  zur     Verbindung    der Scheiben benutzt, son  dern auch zur     alleinigen:    Zentrierung der  Scheiben gegeneinander verwendet werden       können.    Letzteres hat den Vorteil;

   dass eine       geringe    radiale     Verschiebbarkeit    der Schei  benkränze     gegeneinander        infolge    -ungleich  mässiger Beanspruchungen oder     Wärmedeh-          nungen    möglich bleibt.  



       Fig.    4 zeigt ein weiteres Ausführungs  beispiel der     Erfindung.        1m    Gegensatz zu den       Fig.    2 -und 3     sind    -bei dieser Ausführung die  durch     -Eindrehen    gebildeten     Zapfen.    c     etwas     länger     ausgeführt        als        die    Höhe der-     Spann-          ringe    d.

   Die überstehenden Zapfen     undIoder     die überstehenden Lochränder- sind, -wie aus       Fig.    4 ohne weiteres zu ersehen ist, so     ver-          stemmt,    dass die     Spannringe    d -gegen     Heraus-          schleudern    zusätzlich gesichert     sind.    Bei der  Ausführung nach     Fig.    4 ist noch     eine    zusätz  liche     Zentrierung    e der     .äneinaudergereihten     Scheiben verwendet.

   Hierbei wird die     An-          ordnüug    zweckmässig 'so getroffen, dass der       Zentrierrand        -.des    Scheibenkranzes, der- der      niedrigeren     Betriebstemperatur        ausgesetzt    ist       bezw.    der     geringeren        Beanspruchung    unter  liegt, jeweils den     Zentrierrand    des Scheiben  kranzes mit höherer Betriebstemperatur oder  grösserer Beanspruchung umfasst.

   Auf     diese     Weise wird     verhindert,    dass die Spannringe,  wenn sie, wie in     Fig.    4, versenkt     angeord-          niet    sind, während des Betriebes     abgeschert     und locker werden.  



  Schliesslich sei noch erwähnt, dass die       Spannringverbindung    der     Scheiben    von dem  sich etwa     zwischen    den Scheiben     einstellen-          den.    Innendruck durch axiale Löcher in den       Scheiben    entlastet wird, wenn die Beanspru  chungen     der    Scheiben selbst dies zulassen.  Zweckmässig ordnet man diese Löcher an den  Stellen     geringster        Beanspruchung    an, die bei       derartigen    Läuferscheiben im allgemeinen  dicht     innerhalb    dem Scheibenkränze b liegen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Trommelläufer, insbesondere für mehr- stufige Axialverdichter und -Turbinen, mit mindestens, zwei aneinandergereihten Schei ben, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei be- naehbarte Scheibenkränze (b) durch Spann ringe (d) miteinander verbunden sind, die über radiale, durch die Berührungsebene der beiden Scheiben (a)

   in zwei Teile geteilte Zapfen (c) gesteckt, auf diesen gespannt und gegen Herausschleudern gesichert sind. UNTER;ANSPRü CHE.: 1. Trommelläufer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Zap fen (c) gesteckten Spannringe (d) durch Ver- stemmen der Zapfen gespannt sind.

   2. Trommelläufer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannringe (d) auf die Zapfen (c) aufgetrieben sind. 3. Trommelläufer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannringe (d) auf die Zapfen (c) aufgeschrumpft sind. 4. Trommelläufer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannringe (d) durch Verstemmen der überstehenden Zapfen (c) gegen Herausschleudern zusätz lich gesichert sind. 5.

   Trommelläufer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannringe durch Verstemmen der überstehenden Loch ränder gegen Herausschleudern zusätzlich ge sichert sind. ö. Trommelläufer nach Patentanspruch und Unteransprüchen 4 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die Spannringe durch Ver- sbemmen der überstehenden Zapfen (c) und der überstehenden Lochränder gegen Heraus schleudern zusätzlich gesichert sind.

   7. Trommelläufer nach Patentansprueh, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben, (a) durch die Spannringe gegeneinander zentriert sind, so dass eine radiale Verschiebbarkeit der Scheibenkränze (b) gegeneinander infolge un- gleichmässiger Wärmedehnungen ermöglicht isst. B.

   Trommelläufer nach Patentanspruch und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeieh- net, dass- die Scheibenkränze (b) noch zusätz lich gegeneinander zentriert sind.

   9:. Trommelläufer nach Patentanspruch und Unteransprüchen 7 und 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass jeweils der Zentrierrand der Scheibe (a) mit der niedrigeren Betriebs- temperatur bezw. Beanspruchung den Zen- trierrand der Scheibe (a) mit höherer Be- triebs@emperatur bezw. Beanspruchung um fasst.

   10. Trommelläufer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (a) an den Stellen geringster Beanspruchung axial durchbohrt ;sind, um die Verbindung der Scheibenkränze (b) und die Scheiben (a) selbst von dem sich sonst etwa einstellenden Innendruck zu entlasten. 11. Trommelläufer nach Patentanspruch dadurch gekennzeichnet, dass' er aus, Leicht metall ausgeführt ist.