CH267487A - Rotor für mehrstufige Axialströmungsmaschinen. - Google Patents

Description

  Rotor für     mehrstufige        AYialströmungsmaschinen.       Die     Erfindung    bezieht sich auf die Kon  struktion eines mit einer     Sehaufelung        verse-          henen    Rotors für     mehrstufige        Axialströ-          mungsmaschinen,    wie Kompressoren;

   Turbinen  und ähnliche Maschinen, aber insbesondere für       Mehrstufen-Axialkompressoren.    Sie ist beson  ders, obschon nicht ausschliesslich, bei der       Konstruktion    eines Rotors für einen Kompres  sor anwendbar, welcher einen Teil einer     Gas-          turbinenanlage    für     Luftfahrzeugvortrieb    bil  det, bei welchem die     Erfordernisse        voll        kräf-          tiger    Bauart verbunden     rnit    leichtern.     Gewicht.     von     Wichtigkeit    sind.  



       Clemäss    der     Erfindung    besitzt der Rotor       wenigstens    drei axial voneinander im Abstand  angeordnete, getrennte Scheiben mit radial  gerichteten     Scheibenkörpern    und axial.

   ver  breiterten     Sebeibenrändern,    zwischen     welchen     Rändern die     Schaufelfüsse    von getrennt von  den Scheiben leergestellten Schaufeln     an@o-e-          ordnet    sind, um den Abstand     zwiselren        ge-          genüberliegenden    Flächen der Seitenwände       aufeinanderfolgender    Scheiben innezuhalten,  wobei die Scheiben und die     Selraufelfüsse    zu  sammenwirkende Flächenteile aufweisen, um  eine     gegenseitige        Abstützung    in axialer Rich  tung zu erzielen.

   und die     Schaufeln    in ra  dialer Richtung zu sichern, ferner     dadurch        ge-          kennzeiehnet,    dass die     Scheiben    durch axialen       Druclz        zusammengehalten    werden, so dass die  Schaufelfüsse     zwischen    ihnen     festgeklemmt     sind und der ganze Druck     zwischen    benach  barten Seheiben     all    ihren Rändern durch die    Füsse des     dazwischenliegenden.    Schaufelkran  zes     übertragen.    wird,

   wobei der letztere einen       Ltiftzwisehenrarrm.    zwischen benachbarten  Scheiben     ani        Umfang    begrenzt.  



  Vorteilhaft wird der Druck durch einen  die Scheiben     zerrtriselr    und axial     durehdrin-          genden        Zuganker    ausgeübt. Da. die Schaufel  füsse die     Umfan,#,swa.nd    eines     ringförmigen     Luftraumes bilden, der     zwischen    den Sehei  ben verbleibt, ist die Kühlung nötigenfalls  erleichtert. Wenn der Fuss nur     lä,n2-:s    zwei       -e-enüberliegenden    Seiten gehalten wird,  kann er     AusnehmunIen    aufweisen, wodurch  weiter an Gewicht und Material     gespart    wird.  



  Die Scheiben können an ihren Naben  teilen einander     überreifende        Zent.rierflarr-          schen    oder ineinander--reifende     Drehmoment-          übertragun#aglieder    besitzen, welche     Zentrier-          flan.schen    jedoch so     ausgebildet    sind, dass sie  ein axiales Spiel haben, um zu     gewährleisten,

            da.ss    sie an der     L-bertra-ung    des durch den       Zuganker        ausgeübten    Druckes nicht     teilneh-          rnen.     



       Auf        der        beilie-enden        Zeichnung    sind zwei  Ausführungsbeispiele des     Erfindungsgegen-          standes        dargestellt.     



       Fig-.    1 ist ein teilweiser     Längsschnitt    eines  Rotors eines     Ixial-Zeritrifugal-Koriipressors;          Fig-.    2 zeigt eine Einzelheit der     Fig.    1 in       grösserem.    Massstab,     -Lind          Fi-.    3 und 4 sind Einzelansichten, welche  eine     abgeänderte        Ausführungsform    und All  ordnung des Schaufelfusses veranschaulichen,      der für die Konstruktion nach     Fig.    1 und 2  passend ist.  



  Aus     Fig.1    ist ersichtlich,     da.ss    der     Kom-          pressorrotor    eine Mehrzahl von Scheiben 1  aufweist, welche durch die durch einen Zug  anker 2,     2cc,    2b ausgeübte Druckkraft zusam  mengehalten werden. Der Zuganker 2,     2a,     2b geht durch den hohlen Mittelteil der Schei  ben hindurch und besitzt eine Mutter 3, die  gegen die letzte Scheibe an einem Ende des  Rotors anliegt. Ferner besitzt sie einen Kopf 4,  der gegen das andere Ende des Rotors an  liegt, das in diesem Fall durch eine zusätz  liche Scheibe 5 gebildet ist, die ein     Zentri-          fugallaufrad    des Kompressors ist.

   Die Schei  ben 1 besitzen Naben, die mit einander über  greifenden     Zentrierflanschen    6 versehen sind,  um die Scheiben radial     festzulegen,    welche  jedoch axialen Spielraum haben, um nicht  irgendwelche     Druckkräfte    zu     übertragen.    Die  Naben besitzen auch innere Nuten, in welche  ein Werkzeug für das Herausziehen der Schei  ben eingreifen kann. An ihrem Umfang haben  die Scheiben 1 Flansche 7, welche axial durch  die Schaufelfüsse 8 voneinander im Abstand  gehalten sind.

   Die letzteren und die Scheiben  berühren einander bei 10     (Fig.2)    für die       Übertragung    der     Druckkraft,    und die Füsse  besitzen auch Schultern 11, welche mit axia  lem Spielraum in entsprechende Vertiefungen  der Flansche 7 eingreifen, um eine radiale       Festlegung    zu gewährleisten und Zentrifugal  kr     äfte    aufzunehmen.  



  Die das     linksseitige    Ende des Rotors bil  dende Scheibe 1 ist gewölbt, so dass sie beim  Lauf unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft  das Bestreben hat-, sich gerade     zti    richten,  was die durch die Scheiben und Schaufelfüsse  axial zum Rotor übertragene Druckkraft er  höht. Diese Scheibe besitzt auch einen axial  sieh erstreckenden Flansch 12, dessen. Abmes  sungen so sind, dass     -unter    dem Einfluss der  Zentrifugalkraft ein     Biegungsmoment    auf den  Scheibenrand     erzeugt    wird, welches Moment  dem durch den ersten     Schaufellira.nz,    an der  selben Stelle bewirkten     Biegungsmoment    ent  gegenwirkt und dieses ausgleicht.

      Die in     Fig.    1 dargestellte     Konstruktion    ist.  natürlich auch auf reine     Axialkompressoren     anwendbar, in welchem Fall die     Endscheiben     an beiden     Rotorenden    mit einem axial sich  erstreckenden Flansch versehen werden.  



  Wie ersichtlich, besitzen die Schaufelfüsse  8 eine     Ausnehmung,    indem vier Seitenwände  und eine Grundplatte vorgesehen sind, was  die Leichtigkeit der Rotoren erhöht.  



  Bei dem in     Fig.    3 und 4 dargestellten. ab  geänderten Schaufelfuss und dessen Anord  nung (welche     tatsächlich    die bevorzugte Aus  führungsform ist) sind die axial äussersten  Übergangsstellen zwischen den.     Fusswänden    8  und der Grundplatte     8a    des Fusses, über  welche Stellen die     Zentrifugalkraft    des Schau  felblattes 9 übertragen wird, axial in bezug  auf die vordere und hintere Kante des Schau  felblattes zurückgesetzt., mit dem Zweck, die       Zentrifugalbelastung    an Stellen.

   mit dickerem  Schaufelquerschnitt zu     übertragen    und da  durch die Beanspruchung zwischen Schaufel  und Fuss     günstiger    zu verteilen. Die durch  die Schaufel sich ergebende Zentrifugalkraft  wird durch die Scheiben 1 durch das Ein  treten ihrer Flanschen 7 mit axialem Spiel in  ein     Nutengebilde    13 auf den Seiten der Füsse       a        a        ufgenommen        und        die        durch        den.        Zuganker        2,     2a,

   2b sich ergebende     Druekkra.ft    wird durch       das        Anliegen        der          8a    des Fusses  ohne axiales Spiel bei     l.-1    an abgesetzten Tei  len der Flansche 7 übertragen.

   Die Schaufel  ist auch so angeordnet, dass die     Sehwerpunkt-          liiiie    15-15 der Schaufel in der     Mittelebene     des Zwischenraumes zwischen benachbarten  Scheiben 1     liegt;

      eine ebene     Versteifun@sripl)e     <B>1,6</B> verbindet die beiden seitlichen     M,ände    S  des Fusses,     -im    das Auswärtsbiegen der     Grund-          platte        8a    infolge     Zentrifugalkraft    während  des Laufes zu verringern, wobei die Rippe 16  in der Verlängerung des     Sebaufelblattes        liegt.     



  In gewissen Fällen wird der     Reibungsein-          griff    zwischen den Schaufelfüssen     lind    den  verdickten Scheibenrändern genügend sein.,  um die     Übertragung    des     Antriebs-Dreh-          moinentes    von einer Scheibe zur andern     zii     gewährleisten; aber wenn es gewünscht     -wird,     kann ein sicherer     Antriebseingriff    vorgesehen      sein. So     können    die Seiten der Schaufel  füsse 8 und die Ränder 7     ineinandergreifende          Drehmomentübertragungsglieder    besitzen.

   Dies  kann im allgemeinen durch Zapfen an den  Schaufelfüssen geschehen, welche in     Ausneh-          mungen    des Randes eintreten; bei einer     be-          vorzugten    Ausführungsform ist der Rand mit  einer     zusammendrückbaren    Rippe ausgebildet  und die Schaufelfüsse mit. Zapfen oder der  gleichen, welche beim Zusammenbau in die  Rippe einschneiden, so dass eine sichere An  triebsverbindung gewährleistet wird. Als  alternative oder zusätzliche Ausführungsform  können die Scheibennaben bei 6 Antriebs  klauen haben, wie es im Schweizer Patent       Nr.265291    vorgeschlagen wird.  



  Bei jeder der dargestellten Konstruktionen  ergeben sich grosse innere Hohlräume, welche  entweder für erzwungenen oder natürlichen  Umlauf von Kühlluft oder für das Umleiten  von Luft unter Druck von irgendeiner     Kom-          pressorstufe,    z. B. durch den innerhalb der  Scheibennaben gebildeten     Durchlass    benutzt       werden    können.

      Es ist zu beachten, dass der Zuganker 2,  2a,     2b    beträchtliche Elastizität besitzen muss  und, um dies ohne Anwendung von Federn  zu erreichen, ist die dargestellte Konstruktion       dieselbe    wie in dem Patent     Nr.265291    vor  geschlagen, indem der Zuganker aus einem  mittleren Glied 2, der Zugstange aufgebaut  ist, auf welches die Mutter 3 aufgeschraubt  ist, und welches an seinem anderen Ende an  einer     Zwisehendruekhülse        2a.    anliegt, die sieh  längs des Gliedes 2 fast bis zur Mutter 3  zurück erstreckt und     dort    an einer äussern  Spannhülse     2b    befestigt ist, welche sich von  der Mutter 3 weg erstreckt und den Kopf 4  trägt.,

   durch den der Zuganker verankert  wird. Durch diese Anordnung werden die  innern und äussern Glieder 2, 2b unter Zug  und die Zwischenhülse 2a     -unter    Druck ge  setzt. Die wirksame Länge des Ankers als       Ganzes    und somit die wirksame elastische Be  wegung sind dadurch verdreifacht.  



  Als weitere Abänderung können die  Schaufeln in Gruppen von zwei oder mehr    miteinander geformt und     befestigt    sein oder  alle Schaufeln eines Kranzes können mitein  ander geformt und an den Scheibenrändern  gehalten sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Mit einer Schaufeleng versehener Rotor für mehrstufige Axialströmungsmaschinen, gekennzeichnet durch wenigstens drei axial voneinander im Abstand angeordnete, ge trennte Scheiben mit radial gerichteten Schei benkörpern und axial verbreiterten Scheiben rändern, zwischen welchen Rändern die Schaufelfüsse von getrennt von den Scheiben hergestellten Schaufeln angeordnet sind, um den Abstand zwischen gegenüberliegenden Flächen der Seitenwände aufeinanderfolgen der Scheiben innezuhalten, wobei die Schei ben und die Schaufelfüsse zusammenwirkende Pläehenteile aufweisen,

   um eine gegenseitige Abstützung in axialer Richtung zu erzielen und die Schaufeln in radialer Richtung zu sichern; ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben durch axialen Druck zusammen gehalten werden, so da.ss die Schaufelfüsse zwischen ihnen festgeklemmt sind und der ganze Druck zwischen benachbarten Scheiben an ihren Rändern durch die Füsse des da zwischenliegenden Schaufelkranzes übertragen wird, wobei der letztere einen Luftzwischen raum. zwischen benachbarten Scheiben am Umfang begmenzt. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Rotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck durch einen die Scheiben zentrisch und axial durchdrin genden Zuganker ausgeübt wird. 2. Rotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelfüsse eine Ausnehmung aufweisen, welche durch eine Grundplatte Lund vier seitliche Wände be grenzt wird. 3. Rotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelfüsse eine Grundplatte und zwei Seitenwände besitzen, die durch eine Versteifungsrippe verbunden sind, welche in der Verl'ä'ngerung des Schau felblattes liegt. 4.

   Rotor nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da.ss die a..-,.ial äussersten Über gangsstellen zwischen der Grundplatte und den seitlichen Fusswänden, durch welche die Zentrifugalkraft auf die benachbarten Schei benränder übertragen wird, axial in bezug auf die vordern und hintern Kanten des Schau felblattes zurückgesetzt sind, um die Bean- spruchung zwischen Schaufel und Fuss gün- stiger zu verteilen. 5.

   Rotor naeh Patentansprueh, dadureh gekennzeichnet, dass die Schaufelfüsse und Scheibenränder ineinander\-reifende Teile für die Drehmoment-Übertra2,lang aufweisen. 6. Rotor nach Patentazispriich, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zwischenräume zwi schen den Scheiben für Kühlung des Rotors bestimmt sind.