CH265291A - Rotor for axial flow machines. - Google Patents

Rotor for axial flow machines.

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CH265291A
CH265291A CH265291DA CH265291A CH 265291 A CH265291 A CH 265291A CH 265291D A CH265291D A CH 265291DA CH 265291 A CH265291 A CH 265291A
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CH
Switzerland
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disks
rotor
rotor according
axially
discs
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German (de)
Inventor
Power Jets Research De Limited
Original Assignee
Power Jets Res & Dev Ltd
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/066Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  

  <B>Rotor für</B>     Axialströmungsmaschinen.            1)ie    Erfindung bezieht sich auf die Kon  struktion eines Rotors für     Axialströmungs-          maschinen,    wie zum Beispiel für Kompresso  ren oder Turbinen. Sie ist besonders, obschon  nicht ausschliesslich, bei der Konstruktion  eines Rotors für einen Kompressor oder eine  Turbine anwendbar, welche Maschine ein Ele  ment einer     Gasturbinenanlage    für     Luftfahr-          zeugvortrieb    bildet, bei welcher die Erforder  nisse von kräftiger Bauart, verbunden mit  leichtem     (Arewicht,    von     Wichtigkeit    sind.  



  (gemäss der Erfindung weist der Rotor eine  Mehrzahl von axial. voneinander entfernten  Seheiben auf, von     welchen    jede am Umfang in  axial sieh erstreckenden     Sehaufelfussveranke-          rungen        wenigstens    einen Kranz von getrennt.

    von der Scheibe hergestellten Schaufeln trägt  und die ganze     Zentrifugalbelastung    der Schau  feln aufnimmt, wobei die Scheiben durch  Druck zusammengehalten werden und der ge  samte Druck durch radial einwärts der Schau  felfüsse, jedoch an den     Umfangteilen    der  Scheiben liegende     Anschlagmittel    übertragen  wird; er weist ferner Zwischenringe zwischen  den     Umfängen    von benachbarten Scheiben  auf, um die Zwischenräume zwischen benach  barten Scheibenrändern abzudecken und die  Schaufeln axial festzulegen.  



  Zweckmässig können die Zwischenringe ra  dial äussere und innere koaxiale, axial sich er  streckende     Flansche    aufweisen, von welchen  die äussern Flansche     einen    Teil des Mantels  des Rotors bilden und die innern Flansche    unter Schultern von benachbarten Scheiben  greifen, um sie gegeneinander zu zentrieren  und um die Zentrifugalkraft der Ringe auf  die Scheiben zu übertragen.  



  Die Scheiben können an ihren     Nabenteilen          ineinandergreifende    Glieder für Drehmoment  übertragung besitzen, welche Glieder einen  axialen Spielraum haben, um zu gewährlei  sten, dass sie an der Übertragung des auf die  Scheiben ausgeübten Druckes nicht teilneh  men.  



  In der beiliegenden Zeichnung ist ein Aus  führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes  dargestellt.  



       Fig.    1 ist, ein teilweiser Längsschnitt eines       21xialströmungskompressors    mit einem Rotor  nach der Erfindung.  



       Fig.    2 und 3 zeigen Einzelheiten der     Fig.1     in grösserem Massstab.  



  Aus     Fig.1    bis 3 ist ersichtlich, dass der  Kompressor ein Gehäuse 1 mit daran angeord  neter     Statorschaufelung    2 und einen Rotor  aufweist, welcher eine Mehrzahl von Scheiben  3 besitzt., von welchen jede am Umfang in  axial sich erstreckenden Schaufelverankerun  gen einen Kranz getrennt hergestellter Schau  feln trägt und welche Scheiben durch die durch  einen Zuganker 4, 4a, 4b ausgeübte Druck  kraft zusammengehalten werden. Der Zug  anker 4,     4a,        4b    geht durch den hohlen Mittel  teil der Scheiben hindurch und besitzt eine  Spannmutter 5, die gegen die letzte Scheibe  an einem Ende des Rotors anliegt.

   Ferner be-      sitzt er     einen    Kopf 6, der gegen das andere  Ende des Rotors anliegt, das in diesem Fall  durch     eine    zusätzliche Scheibe 7 gebildet ist,  die ein     Zentrifugallaufrad    des Kompressors  bildet. Die Scheiben 3 besitzen in der Nähe  ihrer Naben     ineinandergreifende        Klauen    8,  um eine entsprechende     Drehmoment-Übertra-          gtmgskupplung    zwischen den Scheiben zu ge  währleisten; aber diese Klauen besitzen einen  Spielraum in     Axialrichtung,    so dass sie keine  irgendwie durch den Zuganker ausgeübte       Druckkraft    übertragen.

   Diese Kraft     wird    voll  ständig in der Nähe, jedoch nicht am Umfang  der Scheiben durch Anschläge übertragen, die  radial innerhalb des Schaufelfusses liegen;  z. B. kann bei der dargestellten Konstruktion  diese Kraft durch das axiale     Aneinandersto-          ssen    der radialen     innern    Flanschen 10 von       Zwischenringen    9 von     I-förmigem    Querschnitt  und der Umfangsschultern 11 der Scheiben 3  übertragen werden. Diese Flanschen 10     ttnd     Schultern 11 besitzen auch eine solche Ausbil  dung, dass die Scheiben und Ringe in radialer  Richtung     aneinanderliegen,    also einander zen  trieren.

   Durch diese Mittel lässt sich eine gün  stige     Beanspruchtmgsverteilung    erreichen, was  von beträchtlicher Wichtigkeit beim Betrieb  mit hohen Geschwindigkeiten,     besonders    bei  einem Rotor, dessen Teile aus einer Leicht  metall Legierung bestehen, sein kann. Die ra  diale Festlegung bzw. Zentrierung kann durch  einander     übergreifende,    ringförmige Rippen  12 der Scheiben ergänzt sein. Es ist augen  scheinlich, dass diese Rippen 12 an Stelle der  ringförmigen Flanschen 10 benutzt werden  könnten, um den axialen Druck zu übertragen.

         Wenn,        wie    beschrieben, die Flanschen 10 den  Druck übertragen, haben die Rippen einen       axialen    Spielraum, so dass sie an der     übertra-          gung    der durch den Zuganker ausgeübten  Druckkraft nicht     teilnehmen.     



  Die radial äussern Flanschen 13 der     Zwi-          schenringe    9 besitzen den gleichen Aussen  durchmesser wie die benachbarten Scheiben  und bilden einen Teil des Mantels des Rotors,  so dass das ganze Profil des     Fluidumdurchlass-          kanals    einen glatten, kontinuierlichen Umriss  hat.     Atich    befinden sich die äussern Flanschen    13, obschon sie nicht für die Übertragung der  Druckkraft benutzt werden, dicht genug bei  den Scheiben 3, um eine axiale Sicherung der  Schaufelfüsse, besonders nachdem die Teile  sich infolge der Erhitzung im Betrieb ausge  dehnt haben, zu gewährleisten.  



  Die mittleren Bohrungen der Scheiben 3,  durch welche sich die Zugstange 4 erstreckt,  sind mit Ringen 14 versehen.  



  Es ist ersichtlich, dass grosse innere Hohl  räume sich ergeben, welche entweder für er  zwungenen oder natürlichen Umlauf von  Kühlluft oder für das Umleiten von Luft un  ter Druck von irgendeiner     Kompressorstufe,     z. B. durch den innerhalb der     Scheibennaben     gebildeten     Durchlass    benutzt werden können.  



  Es ist zu beachten, dass der Zuganker 4,  4a, 4b beträchtliche Elastizität besitzen muss,  und um dies ohne Anwendung von Federn zu  erreichen, ist der Zuganker aus einem mitt  leren Glied, einer Zugstange 4 aufgebaut, auf  welche die Mutter 5 aufgeschraubt ist und  welche an ihrem andern Ende gegen eine     Zwi-          schendruckhülse        4a    anliegt, welche sich längs  der Stange 4 fast bis zur Mutter 5 zurück  erstreckt und dort an einer äussern Spann  hülse 4b befestigt ist, welche von der Mutter 5  sich weg erstreckt und den Kopf 6 trägt,  durch den der Zuganker am andern Ende ver  ankert wird.

   Durch diese Anordnung werden  die Zugstange 4     lind    Spannhülse 4b     unter    Zug  und die Zwischenhülse     4a    unter Druck gesetzt.  Die wirksame Länge des Ankers als Ganzes  und somit die wirksame elastische Bewegung  sind dadurch verdreifacht.



  <B> Rotor for </B> axial flow machines. 1) The invention relates to the construction of a rotor for axial flow machines, such as for compressors or turbines. It is particularly, although not exclusively, applicable to the construction of a rotor for a compressor or a turbine, which machine forms an element of a gas turbine system for aircraft propulsion, in which the requirements of a strong design combined with a light weight (weight, of Are important.



  (According to the invention, the rotor has a plurality of axially spaced apart disks, each of which is separated by at least one ring on the circumference in axially extending Sehaufelfut anchors.

    carries blades produced by the disc and absorbs the entire centrifugal load of the blades, the discs are held together by pressure and the entire pressure ge is transmitted by radially inward of the blade feet, but located on the peripheral parts of the discs stop means; it also has intermediate rings between the circumferences of adjacent disks to cover the spaces between adjacent disc edges and to axially set the blades.



  The intermediate rings can expediently have outer and inner coaxial, axially extending flanges, of which the outer flanges form part of the shell of the rotor and the inner flanges grip under the shoulders of adjacent disks in order to center them against each other and around the centrifugal force of the rings on the discs.



  The disks can have interlocking members for torque transmission on their hub parts, which members have an axial clearance to ensure that they do not participate in the transmission of the pressure exerted on the disks.



  In the accompanying drawing, an exemplary embodiment from the subject of the invention is shown.



       Fig. 1 is a partial longitudinal section of a axial flow compressor with a rotor according to the invention.



       FIGS. 2 and 3 show details of FIG. 1 on a larger scale.



  From Fig. 1 to 3 it can be seen that the compressor has a housing 1 with thereon angeord Neter stator blades 2 and a rotor which has a plurality of disks 3, each of which on the circumference in axially extending blade anchors conditions separately produced a wreath Show fins and which discs are held together by the pressure exerted by a tie rod 4, 4a, 4b. The train anchor 4, 4a, 4b goes through the hollow central part of the discs and has a clamping nut 5 which rests against the last disc at one end of the rotor.

   It also has a head 6 which rests against the other end of the rotor, which in this case is formed by an additional disk 7 which forms a centrifugal impeller of the compressor. The disks 3 have claws 8 engaging in one another in the vicinity of their hubs, in order to ensure a corresponding torque transmission coupling between the disks; but these claws have a clearance in the axial direction so that they do not transmit any compressive force exerted by the tie rod.

   This force is fully constantly transmitted in the vicinity, but not on the circumference of the disks by stops that are located radially inside the blade root; z. For example, in the construction shown, this force can be transmitted by the axial abutment of the radial inner flanges 10 of intermediate rings 9 of I-shaped cross-section and the peripheral shoulders 11 of the disks 3. These flanges 10 and shoulders 11 also have such a design that the disks and rings lie against one another in the radial direction, that is to say they center one another.

   This means a favorable distribution of stresses can be achieved, which can be of considerable importance when operating at high speeds, especially in the case of a rotor whose parts are made of a light metal alloy. The ra Diale definition or centering can be supplemented by overlapping, annular ribs 12 of the discs. It is evident that these ribs 12 could be used in place of the annular flanges 10 to transmit the axial pressure.

         If, as described, the flanges 10 transmit the pressure, the ribs have an axial clearance so that they do not take part in the transmission of the compressive force exerted by the tie rod.



  The radially outer flanges 13 of the intermediate rings 9 have the same outer diameter as the adjacent disks and form part of the casing of the rotor so that the entire profile of the fluid passage channel has a smooth, continuous outline. Atich are the outer flanges 13, although they are not used for the transmission of the pressure force, close enough to the disks 3 to ensure an axial securing of the blade roots, especially after the parts have expanded due to the heating during operation.



  The middle bores of the discs 3 through which the pull rod 4 extends are provided with rings 14.



  It can be seen that large internal cavities result, which either for he forced or natural circulation of cooling air or for the diversion of air under pressure from any compressor stage, z. B. can be used through the passage formed within the disc hubs.



  It should be noted that the tie rod 4, 4a, 4b must have considerable elasticity, and in order to achieve this without the use of springs, the tie rod is made up of a middle member, a tie rod 4, onto which the nut 5 is screwed and which at its other end rests against an intermediate pressure sleeve 4a, which extends along the rod 4 almost back to the nut 5 and is attached there to an outer clamping sleeve 4b which extends away from the nut 5 and carries the head 6 , through which the tie rod is anchored at the other end.

   By this arrangement, the tie rod 4 and clamping sleeve 4b are put under tension and the intermediate sleeve 4a is put under pressure. The effective length of the anchor as a whole and thus the effective elastic movement are tripled.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Rotor für Axialströmungsmaschinen, ge kennzeichnet durch eine Mehrzahl von axial voneinander entfernten Scheiben, von welchen jede am Umfang in axial sich erstreckenden Schaufelfussverankerungen wenigstens einen Kranz von getrennt von der Scheibe herge stellten Schaufeln trägt und die ganze Zentri- fugalbelastung der Schaufeln aufnimmt, wo bei die Scheiben durch Druck zusammengehal ten werden und der gesamte Druck durch ra dial einwärts der Schaufelfüsse, jedoch an den Umfangteilen der Scheiben liegende Anschlag mittel übertragen wird, Claim: rotor for axial flow machines, characterized by a plurality of axially spaced disks, each of which on the circumference in axially extending blade root anchors carries at least one ring of blades made separately from the disk and absorbs the entire centrifugal load on the blades, where when the disks are held together by pressure and the entire pressure is transmitted through radial inward of the blade roots, but stop means located on the peripheral parts of the disks, ferner gekennzeich net durch Zwischenringe zwischen den Um fängen von benachbarten Scheiben, um die Zwischenräume zwischen benachbarten Schei benrändern abzudecken und die Schaufeln axial festzulegen. UNTERANSPRÜCHE: 1. Rotor nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zwischenringe radial äussere und innere, axial sich erstreckende koaxiale Flansche aufweisen, von welchen die äussern Flansche einen Teil des Mantels des Rotors bilden und die innern Plansche unter Schultern von benachbarten Scheiben greifen, um sie gegeneinander zu zentrieren und um die Zentrifugalkraft der Ringe auf die Schei ben zu übertragen. 2. also gekennzeich net by intermediate rings between the order of adjacent discs to cover the gaps between adjacent disc edges and axially set the blades. SUBClaims: 1. Rotor according to claim, characterized in that the intermediate rings have radially outer and inner, axially extending coaxial flanges, of which the outer flanges form part of the shell of the rotor and the inner flanges grip under the shoulders of adjacent disks, to center them against each other and to transfer the centrifugal force of the rings to the discs. 2. Rotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenringe radial äussere und innere axial sich erstreckende koaxiale Flanschen haben, von welchen die äussern einen Teil des Mantels des Rotors bil den und die innern axial gegen die benachbar- ten Scheiben anliegen, um den die Scheiben zusammenhaltenden Druck zu übertragen. 3. Rotor nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Scheiben selbst radial einwärts der Zwischenringe mit axial sich er streckenden Teilen versehen sind, welche ein ander in radialem Sinn übergreifen, um die Scheiben gegeneinander zu zentrieren. 4. Rotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenringe so aus gebildet sind, dass Luftkammern zwischen den Ringen und den Umfangsteilen der Scheiben entstehen. 5. Rotor according to patent claim, characterized in that the intermediate rings have radially outer and inner axially extending coaxial flanges, of which the outer part of the shell of the rotor and the inner part axially against the neighboring disks, around which the disks hold together Transferring pressure. 3. Rotor according to claim, characterized in that the discs themselves are provided radially inward of the intermediate rings with axially stretching parts which overlap one another in the radial sense in order to center the discs against one another. 4. Rotor according to claim, characterized in that the intermediate rings are formed so that air chambers are created between the rings and the peripheral parts of the disks. 5. Rotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben an ihren .NTabenteilen ineinandergreifende Glieder für Drehmomentübertagung besitzen, welche Glie der einen axialen Spielraum haben, um zu ge währleisten, dass sie an der Übertragung des auf die Scheiben ausgeübten Druckes nicht teilnehmen. 6. Rotor nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zwischenräume zwi schen den Scheiben für Kühlung von Teilen des Rotors bestimmt sind. Rotor according to claim, characterized in that the disks have interlocking members for torque transmission on their .N tab parts, which members have an axial clearance to ensure that they do not participate in the transmission of the pressure exerted on the disks. 6. Rotor according to claim, characterized in that the spaces between the disks are intended for cooling parts of the rotor.
CH265291D 1945-01-16 1946-01-10 Rotor for axial flow machines. CH265291A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1970533A1 (en) * 2007-03-12 2008-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Turbine with at least one rotor with rotor disks and a tie bolt
WO2022022773A1 (en) * 2020-07-28 2022-02-03 MTU Aero Engines AG Rotor clamping composite of a turbomachine, said composite being secured against rotation

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US8506239B2 (en) 2007-03-12 2013-08-13 Siemens Aktiengesellschaft Turbine with at least one rotor which comprises rotor disks and a tie-bolt
WO2022022773A1 (en) * 2020-07-28 2022-02-03 MTU Aero Engines AG Rotor clamping composite of a turbomachine, said composite being secured against rotation

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