CH301545A - Rotor für radial durchströmte Turbomaschinen. - Google Patents

Description

  Rotor für radial durchströmte Turbomaschinen.    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf  einen Rotor für radial durchströmte Turbo  maschinen, wie von aussen nach innen durch  strömte Turbinen und     Zentrifugalkompres-          sollen.     



  Der erfindungsgemässe Rotor mit einer       Rotorseheibe    und mindestens einem Schaufel  träger, welcher an einer Seite der     Rotorscheibe     angeordnet ist und an der derselben     abge-          #-ehrten    Seite Schaufeln aufweist, zeichnet sich       dadurch    aus, dass die     Rotorseheibe    eine im       Vergleich    zum Schaufelträger grosse Masse be  sitzt und dass zwischen dem     Schaufelträger     und der     Rotorseheibe    ein zum     Durchfluss    eines  Kühlmediums bestimmter Zwischenraum vor  gesellen ist,

   wobei Mittel zur Zuführung und  zur Abführung des Kühlmediums aus dem  genannten Zwischenraum vorgesehen sind.  



  Der Rotor kann einen einzigen     Schaufel-          träger    besitzen, welcher auf einer Seite der       Rotorscheibe    angebracht ist, oder er kann auch  zwei Schaufelträger aufweisen, die an der     Ro-          t:orseheibe    je auf einer Seite angebracht sind.  



  Jeder Schaufelträger kann aus einem       rotationsförmigen    Plattenteil gebildet sein,       der        aus    Blech angefertigt ist und an seiner       einen    Seite hohle, aus dem gleichen Blech  material gefertigte Schaufeln trägt.  



  Zwei Ausführungsbeispiele des Erfin  dungsgegenstandes sind in der beiliegenden  Zeichnung dargestellt.  



       Fig.    1 ist ein axialer Teilschnitt durch den  Rotor einer radial einwärts durchströmten ein  flutigen Turbine.         Fig.    2 ist eine     perspektivische    Ansicht einer  rotationsförmigen Platte mit einer hohlen,  angeschweissten Schaufel und einer weiteren,  noch nicht befestigten hohlen Schaufel.  



       Fig.    3 ist ein Schnitt nach Linie     III-III     der     Fig.    1.  



       Fig.    4 ist ein Schnitt nach Linie     IV-IV     der     Fig.    2.  



       Fig.    5 ist ein axialer Schnitt durch den  Rotor einer radial einwärts durchströmten       doppelflutigen    Turbine.  



  Der in den     Fig.    1 bis 4 gezeigte Rotor  für eine radial einwärts durchströmte Tur  bine ist innerhalb des Gehäuses 1 drehbar  angeordnet. Der Rotor besitzt eine verhält  nismässig grosse Masse aufweisende Scheibe 2,  welche aus     Ferritstahl    oder ähnlichem Ma  terial gefertigt ist, und hohle Metallschau  feln 3, die an einer rotationsförmigen Blech  platte 4 angeschweisst sind. Letztere ist ihrer  seits auf später beschriebene Weise an der       Rotorscheibe    2 befestigt. Das heisse Arbeits  fluidum strömt durch die Leitschaufeln 5  ein und fliesst in annähernd radialer Rich  tung nach innen durch die von den Schau  feln 3 begrenzten Kanäle und wird bei 6 in  annähernd axialer Richtung ausgestossen.

   Die  Schaufeln 3 und die Blechplatte 4, als die  von den heissen Gasen hauptsächlich betrof  fenen     Rotorteile,    sind aus     austenitischem    Stähl  hergestellt, welcher gegen hohe Temperaturen  sehr widerstandsfähig ist. Die Platte 4 be  sitzt ähnliche Form wie die Innenseite der  Scheibe 2 und ist an dieser so befestigt, dass      ein kleiner Zwischenraum 7, im Minimum un  gefähr 3 mm bei einem kleinen Rotor, zwischen  Platte und Scheibe verbleibt.  



  Jede Schaufel 3 ist im Querschnitt     U-för-          mig        (Fig.    3 und 4) und besteht aus zwei ähn  lichen Hälften, welche an der Basis des<B>U,</B>  entlang der Linie 8, zusammengeschweisst  sind. Wie dargestellt, ist die so gebildete,  hohle Schaufel am     Einlassende    durch     Zusam-          rnenpressen    und Verschweissen der Kanten bei  9 geschlossen, während am     Auslassende    die  Schaufel bei 10 offen gelassen ist, obgleich  auch dort die Kanten leicht zusammengepresst  sind, so dass die Öffnung 10 bloss ein Schlitz  ist und enger ist als die liebte Weite der  Schaufel an der weitesten Stelle.

   Jede so  gebildete Schaufel ist an der rotationsförmi  gen Platte 4 durch     beidseitiges    Verschweissen  längs der Linie 11 befestigt. Der komplette,  hitzebeständige Teil, das heisst Platte 4 und  Schaufeln 3, ist an der     Rotorscheibe    2 be  festigt, indem der Teil an seiner Peripherie an  einem Ring 12 angeschweisst ist. Dieser Ring  ist seinerseits an der     Rotorscheibe    2     befestigt.     und besteht aus     austenitischem    Stahl, da er  teilweise in Kontakt mit den heissen Gasen  steht.

   Am     Nabenende    ist die Platte 4 bei       13a    an einen Ring 13 angeschweisst, welcher  mit der     Rotorscheibe    2 durch Bolzen verbun  den ist. Die Platte 4 ist auch bei     14ca    an einen  Ring 14 angeschweisst, welcher seinerseits mit.  dem Ring 13 verbunden ist. Die Ringe 13  und 14 können aus     ferritischem    Stahl gefer  tigt werden, da sie nicht in Kontakt mit den  heissen Gasen sind.  



  Aus der Beschreibung ergibt sich, dass die  Verwendung von teurem, hitzebeständigem       austenitischem    Stahl auf Metallblechteile be  schränkt ist, während die verhältnismässig  massive     Rotorscheibe    2 aus     ferritischem    Stahl  gefertigt ist und leichter zu schmieden ist,  da er keine aus einem Stück mit ihm beste  hende Schaufeln besitzt.  



  Die Platte 4 hat radial verlaufende Rei  hen von Löchern 15, welche von den Schau  feln 3 überdeckt werden, wenn diese an der  Scheibe befestigt sind. Die Löcher stellen eine  Verbindung zwischen dem Zwischenraum 7    und dem hohlen Innern einer jeden Schaufel  her. Die Reihenfolge der Montage kann auch  von der beschriebenen     abweichen;    es kann z. B.  die Platte 4 an der     Rotorscheibe    2 angebracht.  werden, bevor sie mit den     Schaufeln    3 ver  sehen ist.  



  Die     Rotorseheibe    2 ist mit einer zentralen  Bohrung 16 versehen, welcher ein Kühlluft  strom zugeführt wird, der, falls die Turbine  einen Teil einer     Oasturbinenanlage    bildet, vom  Kompressor einer solchen Anlage bezogen  werden kann, da, wie später ersichtlich, die  Kühlluft einen höheren Druck besitzen muss  als das zwischen den     Rotorschaufeln        fliessende     Arbeitsfluidum. Eine Anzahl Bohrungen 17  verlaufen radial von der zentralen Bohrung  16 aus und münden in den Zwischenraum 7.  Der Ring 18 ist mit einer ringförmig ange  ordneten Reihe von Löchern 18 versehen,  welche den Raum 7 mit der Rückseite der       Rotorseheibe    verbinden.

   So strömt die Kühl  luft, unterstützt durch die Zentrifugalkraft,  nach oben durch die Bohrengen 17 und durch  den Raum 7, wodurch der Rotor 2 thermisch  von der Platte 4     isoliert        wird.    Ein Teil der  Kühlluft strömt durch die Ringreihe von Lö  chern 18 aus, und von dieser Luftmenge strömt.  etwas     Luft    um die Kante des Ringes 12 herum  und vermischt sich mit dem Arbeitsmedium,  während ein     anderer    Luftteil radial nach  innen über die Rückseite der     Rotorscheibe          gegen    die     Labvrinthdichtung    19 hin strömt.  Etwas Luft gelangt durch die Löcher 15 ins  Innere der hohlen Schaufeln 3.

   Unter Be  triebsverhältnissen strömt diese Luft jedoch  durch die Schlitze 10 aus und vereinigt sich  mit dem Arbeitsfluidum am     Auslass.    Der  exakte Verlauf der Luftströmung ist nicht  völlig voraussehbar, und es kann möglich sein,  dass in der Praxis bessere Resultate durch Ver  wendung von Schaufeln erzielt werden, welche  zum Unterschied von den beschriebenen, in  der Stromrichtung gesehen an ihren     Auslass-          kanten,    das heisst an der Stelle 10,     Fig.    2,  durch Schweissen verschlossen sind, während  sie an den     Einlasskanten    eine schlitzförmige  Öffnung aufweisen.

   Denn es ist. denkbar, dass  die Luftströmung infolge der Zentrifugalwir-           kung    durch die hohlen Schaufeln radial aus  wärts gerichtet ist und sich die Luft mit dem  Strom von heissem Arbeitsfluidum bei den  Schaufeleintritten 9 vereinigt. Es ist auch       rriöglieli,        da.ss    die Verwendung von hohlen  Schaufeln, die am     Einlass-    und am     Auslass-          ende    verschlossen sind, von Vorteil sein kann.  



       Fig.    5 stellt einen Rotor für eine     doppel-          flutige    Turbine dar, der auf beiden Seiten  der     Rotorscheibe    2 Schaufelträger 4 mit Schau  feln 3 besitzt. Die     Rotorscheibe    2 ist aus zwei  Teilen, die bei 20 gegenseitig zentriert. sind,       zusammengesetzt,    und Bolzen 21 dienen dazu,  die zwei Teile der     Rotorscheibe    zusammenzu  ziehen und an dem durch den Ring 11 ge  bildeten Wellenteil zu befestigen. An einer  Seite der     Rotorseheibe    stellen axiale     Bohrun-          gen    22 eine Verbindung mit den radialen Boh  rungen 17 her.

   Im übrigen ist die Konstruk  tion annähernd die gleiche wie in den     Fig.1     bis 4. Es sind in     Fig.    5 dieselben Bezugszahlen       gebraucht    für Teile, welche den in     Fig.    1  bis 4 gezeigten entsprechen oder ähnlich sind.  



  Obgleich die Erfindung in Anwendung auf  Turbinen beschrieben worden ist, so ist sie  auch auf die Konstruktion von Zentrifugal  kompressoren anwendbar, falls es wünschens  wert ist, heisse Gase zu komprimieren, wie  z. B. in chemischen Prozessen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Rotor für radial durchströmte Turbo mawhinen mit einer Rotorseheibe und minde stens einem Schaufelträger, welcher an einer Seite der Rotorscheibe angeordnet ist und an der derselben abgekehrten Seite Schaufeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorscheibe eine im Vergleich zum Schaufel trä-er grosse Masse besitzt und dass zwischen dem Schaufelträger und der Rotorscheibe ein zum Durebfluss eines Kühlmediums bestimm ter Zwischenraum vorgesehen ist, wobei Mittel zur Zuführung und zur Abführung des Kühl- niediums aus dem genannten Zwischenraum vorgesehen sind.

   UNTERANSPRÜCHE: 1. Rotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Seite der Rotor seheibe ein Schaufelträger angeordnet ist. 2. Rotor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelträger eine rotationsförmige Blechplatte aufweist, an deren einer Seite ebenfalls aus Blech gefertigte Schaufeln befestigt sind. 3. Rotor nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorscheibe mit Boh rungen versehen ist, welche eine in demsel ben vorgesehene axiale Bohrung mit dem ge nannten Zwischenraum zum Zwecke der Zu führung von Kühlmedium in diesen Raum verbinden. 4.

   Rotor nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen sich radial von der axialen Bohrung erstrecken und dass am Umfang der Rotorscheibe Löcher vorge sehen sind, so dass gasförmiges Kühlmittel, welches durch die axiale Bohrixng zugeführt wird und durch den Zwischenraum strömt, durch diese Löcher in den Strom des Arbeits inediums abfliessen kann. 5. Rotor nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln hohl sind Lind dass die genannte Blechplatte Öffnungen für den Zufluss von gasförmigem Kühlmedium in die Schaufeln aufweist. 6.

   Rotor nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hohlen Schaufeln an der Platte angeschweisst sind und letztere durch Schweissen an der Rotorscheibe befestigt ist. 7. Rotor nach Unteransprtieh 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaufel wenigstens annähernd U-förmigen Querschnitt besitzt und aus zwei gleichgebogenen Blechen geformt ist, die an der Basis des 'U durch Schweissen ver einigt sind. B. Rotor nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte an einem radial innern und einem radial äussern Ring angeschweisst ist, wobei der innere Ring an der Nabe und der äussere Ring an der Peripherie der Rotorscheibe befestigt ist.