<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.