CH330608A - Impeller for elastic fluids - Google Patents

Impeller for elastic fluids

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CH330608A
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CH
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blade
blades
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carrier
wheel
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German (de)
Inventor
D Whitaker William
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Garrett Corp
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    • 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
    • F01D5/04Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines
    • F01D5/043Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines of the axial inlet- radial outlet, or vice versa, type
    • F01D5/045Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines of the axial inlet- radial outlet, or vice versa, type the wheel comprising two adjacent bladed wheel portions, e.g. with interengaging blades for damping vibrations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F04D29/285Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors the compressor wheel comprising a pair of rotatable bladed hub portions axially aligned and clamped together

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  

  Laufschaufelrad für elastische Strömungsmittel    Die Erfindung bezieht, sich auf Lauf  schaufelräder für elastische Strömungsmittel  und betrifft insbesondere ein Turbinen- oder       Kompressorrad    mit mindestens zwei axial be  nachbarten, miteinander verbundenen Schau  felträgern.  



  Während des Betriebes von üblichen Tur  binen- oder     Kompressorrädern    erfolgt oft ein  durch     Vibrationsspannungen    ausgelöstes Rei  ssen der Schaufeln infolge Ermüdungserschei  nungen.  



       \Fenn    die Schaufeln eines Schaufelrades  mit Resonanzfrequenz vibrieren können, steigt  die Amplitude der Schwingung auf einen so  hohen Wert, dass Ermüdungsrisse entstehen.  Dieser Zustand ist besonders gefährlich, wenn  das Schaufelrad mit hoher Drehzahl umläuft.  Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen  vorgeschlagen worden, um die Wirkungen von  Vibrationen auf die Schaufeln von Turbinen  rädern zu mildern. Diese Vorrichtungen ent  hielten in axialer Richtung aneinander  stossende, vorbelastete Schaufeln, die sieh  schliesslich unter den Wirkungen der hohen  Temperatur entspannten und infolgedessen  unwirksam wurden. Es sind auch     Dämpfungs-          vorriehtungen    vorgeschlagen worden, bei  denen Kupplungsvorrichtungen mit Kugeln  verwendet wurden.

   Weiter ist bekannt,     lok-          kere    Nieten in den Radschaufeln unterzubrin  gen, um die Schaufelvibrationen     zuu    dämpfen.  Die beiden letzterwähnten Vorrichtungen    haben jedoch nicht genügend grosse Lager  flächen auf den Schaufeln und haben daher  nur eine kurze Verwendungszeit. Ausserdem  sind diese Vorrichtungen sehr gefährlich,  wenn sie infolge der einwirkenden hohen  Schleuderbelastungen ausfallen.

   Es ist daher  offensichtlich,     da.ss    jede Vorrichtung, die zum  Dämpfen der in den Schaufeln von     Turbinen-          oder        Kompressorrädern    auftretenden     Vibra-          tionen    verwendet wird, einfach und selbst  bei hohen Drehzahlen dauerhaft sein muss.  Ausserdem muss die Vorrichtung     wirtschaft-          lieh    günstig     herstellbar    sein.  



  Mit der Erfindung sollen diese Ziele da  durch erreicht werden, dass jeder der Schau  felträger Schaufelteile hat, welche unmittel  bar mit Schaufelteilen des benachbarten  Schaufelträgers zusammenwirken, indem die  Schaufelteile eines Trägers einen Randteil  haben, welcher den Randteil der Schaufelteile  des benachbarten Trägers übergreift.  



  Ausführungsbeispiele des Erfindungs  gegenstandes sind in der Zeichnung darge  stellt.  



       Fig.    1 ist ein     Axialschnitt    nach Linie 1-1  der     Fig.2    eines für elastische Strömungs  mittel bestimmten     Zentripetalturbinenläufers,     der in einem üblichen Turbinengehäuse unter  gebracht ist.  



       Fig.    2 ist eine Ansicht nach Linie 2-2 der       Fig.    1, wobei einzelne Teile weggebrochen und  im Schnitt dargestellt sind.           Fig.    3 ist ein Teilschnitt nach Linie 3-3  der     Fig.    1.  



       Fig.    4 ist eine schaubildliche Ansicht eines  zur Verbindung der Schaufelträger dienenden  Bolzens, wie er in dem Läuferaufbau nach       Fig.1.    verwendet wird.  



       Fig.    5 ist eine schaubildliche Ansicht eines  abgeänderten Schaufelrades.  



       Fig.6    ist. ein Längsschnitt des in     Fig.5     dargestellten Schaufelrades in einem üblichen  Turbinengehäuse, und       Fig.    7 ist ein Teilschnitt nach Linie 7-7  der     Fig.    5.  



  Der     Zentripetalturbinenläufer    10     (Fig.    1)  hat eine     Schaufelträgerscheibe    11, deren Quer  schnitt von der Mitte zum Umfang des Rades  allmählich abnimmt. Radial gerichtete Schau  feln 12 bestehen mit der Scheibe 11 aus einem  Stück. Die Scheibe 11 hat an ihrem mittleren  Teil einen hohlen zylindrischen Ansatz 13,  der in einem hohlen zylindrischen Ansatz 14  eines getrennten Schaufelträgers 15, der mit  den Schaufeln 16 aus einem Stück besteht,  liegt.

   Die Randflächen 17, 18 der Schaufeln  12 und 16 liegen mit einem Schrägstoss von  45 Grad aneinander, wie aus den     Fig.    1 und 3  ersichtlich, so dass sich die Randflächen 17, 18  der Schaufeln 12 und 16     (Fig.3)    übergrei  fen, wodurch eine Verdrehung der Schaufel  16 gegenüber der Schaufel 12 in der Dreh  richtung C verhindert ist.  



  Die Fläche 17 der Schaufel 12     (Fig.3)     bildet einen Anschlag für die Fläche 18 der  Schaufel 16 in der von dem Pfeil C bezeich  neten Drehrichtung. Die übergreifenden  Randteile der Schaufeln 12 und 16 haben eine  so grosse Berührungsfläche, dass eine wirksame       Dämpfungsberührlng    der an beiden Schau  felträgern 11 und 15 vorhandenen Schau  ,     feln    erfolgt. Infolge der verschiedenen Be  messung der Masse und der Form der Schau  feln 12 und 16     vibrieren    diese Schaufeln mit  verschiedenen natürlichen Frequenzen, so dass  die gegenseitige Berührung der Schaufeln an  ihren Flächen 17 und 18 die Entwicklung  eines Resonanzzustandes verhütet.  



  Die Schwingungsamplituden der Schaufeln  erreichen also nicht so hohe Werte, dass in den    Schaufeln kritische Spannungen erzeugt wer  den. Infolge des Schrägstosses der sich über- ;  greifenden Randpartien der Schaufeln 12 und  16     (Fig.3)    ergibt sich ein glatter Übergang  der Schaufeln an ihrer Verbindungsstelle, so  dass eine ungestörte Strömung von einer  Schaufel zur andern Schaufel ermöglicht ist. ;  Die Seheibe 11 und die Nabe 15 haben     Aus-          nehmungen    19 bzw. 20, die miteinander und  mit den zwischen den Schaufeln 12 und 16       befindlichen        Kanälen    in Verbindung stehen.  



  Die miteinander in Verbindung stehenden,       Ausnehmungen    19 und 20 bilden Öffnungen  22     (Fig.2),    die zwischen den Schaufeln des  Rades liegen und die mit drei Zapfen 21 in  Ausrichtung sind. Vor dem Zusammenbau  der     ineinandergreifenden    Ansätze 13 und 14  werden die Zapfen 21 in die Öffnungen 23  des zylindrischen Ansatzes 13 eingesetzt. Dann  werden die Ansätze 13 und 14 mittels einer       Axialbewegung    der Nabe 15 der Scheibe 11  gegenüber     ineinandergeschoben,    so     dass    die       Öffnungen    23 mit den in dem zylindrischen  Ansatz 14 der Nabe 15 befindlichen Öffnun  gen 24 ausgerichtet sind.

   Infolgedessen kann  ein Werkzeug durch eine der Öffnungen 22  und durch eine Öffnung 24 eingeschoben wer  den, um jeden Zapfen in die mit, ihm aus  gerichtete gegenüberliegende Öffnung einzu  schieben.  



  Die Zapfen 21     (Fig.4)    haben kleine Er  höhungen 25, die beim Eintreiben in die An  sätze 13 und 14 gestaucht werden, so dass  die Zapfen 21 fest in der in     Fig.    1 dargestell  ten Stellung gesichert sind.  



  Die zwischen den Radschaufeln vorhan  denen Öffnungen 22 ermöglichen den Zu  strom von heissen Gasen zu den     Ausnehmun-          gen    19 und 20, die mit dem verhältnismässig  dicken     Nabenabsehnitt    der Scheibe 11 nahe  deren Achse in Verbindung stehen. Während  des     Anlassens    der Turbine erwärmt dieser  Strom aus heissen Gasen den     Nabenabschnitt     der Scheibe 11, um auf diese Weise das zwi  schen dem Umfang der Scheibe und der Achse  der Scheibe vorhandene Wärmegefälle zu ver  mindern.

        Das aus der Scheibe 11, Nabe 15 und den  Schaufeln 12 und 16 bestehende Turbinen  rad ist ein     Zentripetalrad,    in dem die Schau  feln 16 in der in     Fig.    3     dargestellten    -Weise  gekrümmt sind. Die Schaufeln 16 haben kon  kave     Flächen        16a,,    die von dem in Richtung  des Pfeils     B        (Fig.l)    strömenden Gas     beauf-          sehlagt    werden. Die äussern Abschnitte     12a     der Schaufeln 12 des Turbinenrades drehen  sieh dicht an den üblichen ortsfesten Leit  schaufeln 26.  



  Innerhalb eines Turbinengehäuses 27 ist  ein ortsfester Ring 28 angeordnet, der dicht  an derjenigen Seite der Scheibe 11 liegt, die  den Schaufeln gegenübersteht, wie     Fig.1    zeigt.  Der Ring 28 ist den heissen Gasen ausgesetzt,  die am Umfang des Turbinenrades eintreten.  Die Masse des Ringes 28 ist dabei so gross, dass  während des Aufwärmens und     Abkühlens    des  Turbinenrades ein Wärmeaustausch mit be  nachbarten Abschnitten der Scheibe 11 er  folgt. Der Ring 28 erstreckt sich von dem  Umfang des Rades eine Strecke nach innen,  die ungefähr einem Drittel oder einer grö  sseren Strecke des Scheibenradius entspricht.

    Der Umfangsabschnitt der Scheibe 11 ist be  trächtlich dünner als ihr     Nabenabschnitt.     Die Masse des äussern     Kreisringabschnittes    des  Ringes 28 ist vorzugsweise grösser gehalten als  die Masse eines entsprechenden benachbarten       Kreisringabsehnittes    der Scheibe. Der Ring  unterstützt daher die Verminderung des  Wärmegefälles, das von dem Umfang des  Schaufelrades zu seinem     Nabenabschnitt    auf  tritt und das sonst während des     Anlassens     oder     Stillsetzens    der Turbine vorhanden ist.  Der Ring 28 hat kreisringförmige Nuten 29  und 30, in die die kreisringförmigen Rippen  12b und 12c der Scheibe 11 eingreifen.

   Die       ineinandergreifenden    Nuten 29 und 30 und  Rippen 12b und 12c bilden zwischen der  Seheibe 11 und dem Ring 28 eine     Labyrinth-          diehtung,    die einen übermässigen Strom von  heissen Gasen nach innen längs der Rückseite  des Schaufelrades zu dessen Achse hin ver  hütet. Der Ring 28 hat einen     Anguss    31, in  den Schraubenbolzen 33 eingeschraubt sind,  die den Ring 28 an einer an dem Turbinen-         gehäuse    27 befestigten Seitenwand 33 be  festigen.  



  Beim Betrieb strömen die heissen Gase  aus den Leitschaufeln 26 aus und strö  men zwischen den Schaufeln 12 und 16 hin  durch. Das zwischen den Schaufeln mit hoher  Geschwindigkeit strömende Gas wird an den  konkaven Flächen 16a. der Schaufeln 16 um  gelenkt. Durch dieses Umlenken der Gase  an den Schaufeln 16 wird eine Treibkraft in  der durch den Pfeil C     (Fig.    3)     angedeuteten     Drehrichtung erzeugt. Werden die Schaufeln  16 in Richtung des Pfeils C verbogen, so legen  sie sich dicht an die Schaufeln 12 an. Die  Schaufeln 12 und 16 vibrieren mit. unter  schiedlichen natürlichen Frequenzen.

   Wäh  rend der Berührung ihrer Flächen 17 und 18  werden die     Vibrationen    gegenseitig gedämpft  und dadurch ein Resonanzzustand verhütet,  bei dem die Amplitude schädliche Werte er  reichen könnte.  



  Der Eingriff der Schaufeln 12 und 16  kann auch bei Radaufbauten für Kompres  soren verwendet werden, bei denen eine Dämp  fung der Schaufelvibrationen nicht notwendig  ist.  



  Beim Anlassen der Turbine wird durch  den die Leitschaufeln 26 verlassenden Strom  von heissem Gas der Umfang der Scheibe 11  schnell erwärmt. Der in unmittelbarer Nähe  der Scheibe 11 liegende Ring 28 nimmt Wärme  aus dem Umfangsabschnitt der Scheibe auf  und vermindert dadurch gleichzeitig deren  Neigung, sich schneller als der     Nabenabschnitt     zu erwärmen. Der nahe der Achse des Schau  felrades befindliche     Nabenabsehnitt    der  Scheibe wird von dem in die Öffnungen 22  einströmenden Gas erwärmt, so dass weiter  hin das anfängliche Wärmegefälle von dem  Umfang des Rades zur Nabe des Rades ver  mindert wird. Diese Verminderung     des    an  fänglichen Wärmegefälles vermindert beim  Anlassen der Turbine wesentlich die in der  Scheibe 11 vorhandenen Wärmespannungen.  



  Wird der die Leitschaufeln 26 passierende  Strom von heissem Gas abgeschaltet, dann  wird sich der verhältnismässig dünne Um  fangsabschnitt der Scheibe 11 schneller ab-           kühlen    als der     Nabenabschnitt    des Schaufel  rades. Dieses schnelle Kühlen des Umfanges  der Scheibe 11     wird    von dem Ring 28 ver  hindert. Der Ring strahlt Wärme auf den  Umfangsabschnitt der Scheibe aus, und in  folgedessen hat der     Nabenabschnitt    genügend  Zeit, sich auf einen bestimmten Wert abzu  kühlen, ehe die Temperatur des Umfangs  abschnittes der Scheibe 11 auf einen Wert  vermindert worden ist, bei dem kritische       Innenspannungen    auftreten würden.

   Wäh  rend der     Abkühlungszeit    wird auf diese Weise  das in dem Schaufelrad auftretende Tempera  turgefälle wesentlich vermindert. Somit wir  ken der die     Wärmespannungen    in dem Rad  vermindernde Ring und die beschriebene  Dämpfung der Vibrationen zusammen dahin,  das Reissen der Radschaufeln und der Scheibe  zu verhindern.  



  Bei der in den     Fig.    5, 6 und 7 dargestellten  abgeänderten Ausführung der Erfindung hat.  das Turbinenrad eine Scheibe 34 mit ein  stückigen Schaufeln 35, die sich mit Schau  feln 36 einer Nabe 37 überlappen. Die Nabe  37 hat eine mittlere     Ausnehmung    38, die einen  mittleren Ansatz 39 der Scheibe 34 umgibt.  Ein Schraubenbolzen 41 ist in eine Gewinde  bohrung 40 der Scheibe 34 eingeschraubt. Der  Bolzen 41 übt eine axiale Klemmkraft auf die  Nabe 37 aus und hält die Nabe in sicherer  Verbindung mit, der Scheibe 37. Benachbarte  Schaufeln 35 und 36 überlappen sich in der  in den     Fig.    5 und 7 dargestellten Weise.

   Die  sich überlappenden Ränder der Schaufeln 35  und 36 liegen nahe den Aussenenden der  Schaufeln, so     da.ss    die Schaufeln 36 die  Schaufeln 35 ungefähr auf der Hälfte ihrer  Länge überlappen. Die     Überlappung    der  Schaufeln 35 und 36 erfolgt, wie in     Fig.6     ersichtlich, zwischen den Stellen 42 und 43.  Benachbarte Kanten 44 und 45 der Schaufeln  35 bzw. 36 liegen in einem spitzen Winkel zu  einander. Die Schaufeln 36 haben konkave  Flächen 46, die von dem     zwischen    den Schau  feln strömenden Gas     beaufschlagt    werden.

   Der       Gasstrom    erzeugt eine Treibkraft in der durch  den Pfeil D     (Fig.7)    bezeichneten Drehrich-         tung    und drückt die Schaufeln 36 an den  überlappenden Rändern gegen die Schau  feln 35.  



  Nahe der Scheibe 34 liegt, ein Ring 47  (Fug. 6), der im Aufbau und in der Wirkung  dem mit Bezug auf     Fig.1    dargestellten und  beschriebenen Ring 28 gleicht.  



  Beim Betrieb der in den     Fig.    5, 6 und 7  dargestellten abgeänderten Form strömt das  Gas in das Turbinenrad und um den Ring  47 in gleicher Weise, wie dies mit Bezug auf  die     Fig.    1, 2 und 3 beschrieben ist. Strömt  das Gas zwischen .den Schaufeln 35 und gegen  die konkaven Flächen 46 der Schaufeln 36, so  werden die sieh überlappenden Ränder der  Schaufeln 35 und 36 in der in     Fig.7    darge  stellten Weise     aufeinandergedrüekt.Diese    ge  genseitige Berührung wird durch den auf die  Schaufeln 36 wirkenden Gasdruck verursacht,  der die Schaufeln in der Drehrichtung biegt  und sie an die Schaufeln 35 andrückt, so dass  die auftretenden Vibrationen gedämpft wer  den.



  Impeller for elastic fluids The invention relates to impellers for elastic fluids and relates in particular to a turbine or compressor wheel with at least two axially adjacent, interconnected blade carriers.



  During the operation of conventional turbine or compressor wheels, there is often a tear of the blades triggered by vibration stresses as a result of fatigue phenomena.



       If the blades of a paddle wheel can vibrate at a resonance frequency, the amplitude of the oscillation increases to such a high value that fatigue cracks occur. This condition is particularly dangerous when the paddle wheel is rotating at high speed. Various devices have been proposed to mitigate the effects of vibrations on the blades of turbines. These devices contained preloaded blades abutting one another in the axial direction, which eventually relaxed under the effects of the high temperature and consequently became ineffective. Damping devices have also been proposed which use coupling devices with balls.

   It is also known to accommodate loose rivets in the wheel blades in order to dampen the blade vibrations. The two last-mentioned devices, however, do not have sufficiently large bearing surfaces on the blades and therefore only have a short period of use. In addition, these devices are very dangerous if they fail as a result of the high impact loads.

   It is therefore evident that any device used to dampen the vibrations occurring in the blades of turbine or compressor wheels must be simple and durable even at high speeds. In addition, the device must be economical to manufacture.



  With the invention, these goals are to be achieved in that each of the blade carrier has blade parts which directly interact with blade parts of the adjacent blade carrier by the blade parts of a carrier having an edge part which overlaps the edge part of the blade parts of the adjacent carrier.



  Embodiments of the subject invention are in the drawing Darge provides.



       Fig. 1 is an axial section along line 1-1 of Fig.2 of a centripetal turbine rotor intended for elastic flow medium, which is placed in a conventional turbine housing.



       Fig. 2 is a view taken along line 2-2 of Fig. 1 with individual parts broken away and shown in section. FIG. 3 is a partial section along line 3-3 of FIG. 1.



       FIG. 4 is a perspective view of a bolt used to connect the blade carriers, as is used in the rotor assembly of FIG. is used.



       Figure 5 is a perspective view of a modified paddle wheel.



       Fig.6 is. a longitudinal section of the impeller shown in FIG. 5 in a conventional turbine housing, and FIG. 7 is a partial section along line 7-7 of FIG. 5.



  The centripetal turbine rotor 10 (Fig. 1) has a blade support disk 11, the cross section of which gradually decreases from the center to the circumference of the wheel. Radially oriented blades 12 are made with the disc 11 in one piece. The disk 11 has at its central part a hollow cylindrical extension 13, which lies in a hollow cylindrical extension 14 of a separate blade carrier 15 which is made in one piece with the blades 16.

   The edge surfaces 17, 18 of the blades 12 and 16 lie against one another at an angle of 45 degrees, as can be seen from FIGS. 1 and 3, so that the edge surfaces 17, 18 of the blades 12 and 16 (FIG. 3) overlap, whereby rotation of the blade 16 relative to the blade 12 in the direction of rotation C is prevented.



  The surface 17 of the blade 12 (Figure 3) forms a stop for the surface 18 of the blade 16 in the direction of rotation denoted by the arrow C. The overlapping edge parts of the blades 12 and 16 have such a large contact surface that an effective damping contact of the blades present on both blade carriers 11 and 15 takes place. As a result of the different measurement of the mass and the shape of the blades 12 and 16, these blades vibrate at different natural frequencies, so that the mutual contact of the blades on their surfaces 17 and 18 prevents the development of a resonance state.



  The vibration amplitudes of the blades therefore do not reach such high values that critical stresses are generated in the blades. As a result of the oblique push of the over-; Gripping edge portions of the blades 12 and 16 (FIG. 3) result in a smooth transition of the blades at their connection point, so that an undisturbed flow from one blade to the other is made possible. ; The disk 11 and the hub 15 have recesses 19 and 20, respectively, which are connected to one another and to the channels located between the blades 12 and 16.



  The recesses 19 and 20, which are connected to one another, form openings 22 (FIG. 2) which lie between the blades of the wheel and which are in alignment with three pins 21. Before the interlocking lugs 13 and 14 are assembled, the pins 21 are inserted into the openings 23 of the cylindrical lug 13. The lugs 13 and 14 are then pushed into one another by means of an axial movement of the hub 15 of the disk 11, so that the openings 23 are aligned with the openings 24 located in the cylindrical lug 14 of the hub 15.

   As a result, a tool can be inserted through one of the openings 22 and through an opening 24 to push each pin into the opposite opening directed towards it.



  The pins 21 (Figure 4) have small heights 25, which are compressed when driving into the sets 13 and 14 so that the pins 21 are firmly secured in the position shown in Fig. 1.



  The openings 22 present between the wheel blades enable the flow of hot gases to the recesses 19 and 20, which are connected to the relatively thick hub portion of the disk 11 near its axis. During the start-up of the turbine, this stream of hot gases heats the hub portion of the disc 11, in order in this way to reduce the heat gradient existing between the circumference of the disc and the axis of the disc.

        The turbine wheel consisting of the disc 11, the hub 15 and the blades 12 and 16 is a centripetal wheel in which the blades 16 are curved in the manner shown in FIG. The blades 16 have concave surfaces 16a, which are acted upon by the gas flowing in the direction of the arrow B (FIG. 1). The outer sections 12a of the blades 12 of the turbine wheel rotate close to the usual stationary guide blades 26.



  A stationary ring 28 is arranged within a turbine housing 27 and lies close to that side of the disk 11 which is opposite the blades, as FIG. 1 shows. The ring 28 is exposed to the hot gases entering the periphery of the turbine wheel. The mass of the ring 28 is so large that during the heating and cooling of the turbine wheel a heat exchange with adjacent sections of the disk 11 follows. The ring 28 extends inwardly from the circumference of the wheel a distance corresponding to approximately one third or greater of the radius of the disk.

    The peripheral portion of the disc 11 is considerably thinner than its hub portion. The mass of the outer circular ring section of the ring 28 is preferably kept greater than the mass of a corresponding adjacent circular ring section of the disk. The ring therefore helps to reduce the heat gradient that occurs from the circumference of the impeller to its hub portion and that is otherwise present during the start-up or shutdown of the turbine. The ring 28 has annular grooves 29 and 30 in which the annular ribs 12b and 12c of the disk 11 engage.

   The interlocking grooves 29 and 30 and ribs 12b and 12c form a labyrinth wire between the Seheibe 11 and the ring 28, which prevents an excessive flow of hot gases inwards along the rear of the paddle wheel towards its axis. The ring 28 has a sprue 31 into which screw bolts 33 are screwed, which fasten the ring 28 to a side wall 33 fastened to the turbine housing 27.



  During operation, the hot gases flow out of the guide vanes 26 and flow between the vanes 12 and 16 through. The gas flowing between the blades at high speed is made on the concave surfaces 16a. the blades 16 are directed to. This deflection of the gases at the blades 16 generates a driving force in the direction of rotation indicated by the arrow C (FIG. 3). If the blades 16 are bent in the direction of the arrow C, they lie tightly against the blades 12. The blades 12 and 16 vibrate with it. under different natural frequencies.

   During the contact of their surfaces 17 and 18, the vibrations are mutually dampened and a resonance state is prevented in which the amplitude could reach harmful values.



  The engagement of the blades 12 and 16 can also be used in wheel assemblies for compressors in which damping of the blade vibrations is not necessary.



  When the turbine is started, the circumference of the disk 11 is quickly heated by the flow of hot gas leaving the guide vanes 26. The ring 28 located in the immediate vicinity of the disk 11 absorbs heat from the peripheral section of the disk and thereby at the same time reduces its tendency to heat up faster than the hub section. The hub portion of the disc located near the axis of the blade wheel is heated by the gas flowing into the openings 22, so that the initial heat gradient from the circumference of the wheel to the hub of the wheel is further reduced. This reduction in the initial heat gradient significantly reduces the thermal stresses present in the disk 11 when the turbine is started.



  If the flow of hot gas passing through the guide vanes 26 is switched off, then the comparatively thin peripheral section of the disk 11 will cool more rapidly than the hub section of the vane wheel. This rapid cooling of the periphery of the disc 11 is prevented by the ring 28 ver. The ring radiates heat to the peripheral portion of the disc, and as a result, the hub portion has enough time to cool down to a certain value before the temperature of the peripheral portion of the disc 11 has been reduced to a value at which critical internal stresses would occur .

   During the cooling period, the temperature gradient occurring in the paddle wheel is significantly reduced in this way. Thus we ken the thermal stresses in the wheel reducing ring and the described damping of the vibrations together to prevent tearing of the wheel blades and the disc.



  In the modified embodiment of the invention shown in FIGS. 5, 6 and 7. the turbine wheel has a disc 34 with a lumpy blade 35, which fins 36 with a hub 37 overlap. The hub 37 has a central recess 38 which surrounds a central shoulder 39 of the disk 34. A screw bolt 41 is screwed into a threaded bore 40 of the disc 34. The bolt 41 exerts an axial clamping force on the hub 37 and holds the hub in a secure connection with the disk 37. Adjacent blades 35 and 36 overlap in the manner shown in FIGS. 5 and 7.

   The overlapping edges of the blades 35 and 36 are close to the outer ends of the blades, so that the blades 36 overlap the blades 35 approximately over half their length. The blades 35 and 36 overlap, as can be seen in FIG. 6, between the points 42 and 43. Adjacent edges 44 and 45 of the blades 35 and 36, respectively, are at an acute angle to one another. The blades 36 have concave surfaces 46 which are acted upon by the gas flowing between the blades.

   The gas flow generates a driving force in the direction of rotation indicated by the arrow D (FIG. 7) and presses the blades 36 against the blades 35 at the overlapping edges.



  Close to the disk 34 is a ring 47 (Fig. 6), which is similar in structure and effect to the ring 28 shown and described with reference to FIG.



  In operation of the modified form shown in FIGS. 5, 6 and 7, the gas flows into the turbine wheel and around the ring 47 in the same manner as described with reference to FIGS. 1, 2 and 3. If the gas flows between the blades 35 and against the concave surfaces 46 of the blades 36, the overlapping edges of the blades 35 and 36 are pressed against one another in the manner shown in FIG 36 causing gas pressure acting, which bends the blades in the direction of rotation and presses them against the blades 35, so that the vibrations that occur are dampened.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Laufschaufelrad für elastische Strömungs mittel mit mindestens zwei axial benachbar ten, miteinander verbundenen Schaufelträger n, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Schau felträger Schaufelteile hat, welche unmittel bar mit Schaufelteilen des benachbarten Schaufelträgers zusammenwirken, indem die Schaufelteile eines Trägers einen Randteil haben, welcher den Randteil der Schaufelteile des benachbarten Trägers übergreift. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> 1. PATENT CLAIM impeller for elastic flow medium with at least two axially adjacent th, interconnected blade carriers, characterized in that each of the blade carrier has blade parts which cooperate directly with blade parts of the adjacent blade carrier in that the blade parts of a carrier have an edge part which the Overlaps the edge part of the blade parts of the adjacent carrier. <B> SUBClaims </B> 1. Laufschaufelrad nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelteile eines der Schaufelträger Randteile aufweisen, die winklig zu einer -die Achse des Schaufel trägers sehneidenden Rotationsebene stehen und dass diese Randteile entsprechend winklig stehende Randteile von Schaufelteilen eines benachbarten Schaufelträgers überlappen. 2. Laufschaufelrad nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet., dass die einander überlappenden Randteile an den Aussenenden der Schaufeln liegen. 3. Blade wheel according to claim, characterized in that the blade parts of one of the blade carriers have edge parts which are at an angle to a plane of rotation that intersects the axis of the blade carrier and that these edge parts overlap correspondingly angled edge parts of blade parts of an adjacent blade carrier. 2. impeller according to dependent claim 1, characterized in that the overlapping edge parts are located at the outer ends of the blades. 3. Laufschaufelrad nach Patentanspruch, gekennzeichnet, durch zwei Schaufelträger, welche axial zueinander ausgerichtete Schau feln haben, wobei die Schaufeln eines Schau felträgers die Schaufeln des andern Schaufel trägers in Drehrichtung übergreifen. 4. Laufschaufelrad nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Randteile der Schaufeln der Schaufelträger einander in einem Schrägstoss übergreifen. Blade wheel according to claim, characterized by two blade carriers which have blades axially aligned with one another, the blades of one blade carrier overlapping the blades of the other blade carrier in the direction of rotation. 4. impeller according to dependent claim 3, characterized in that the edge parts of the blades of the blade carrier overlap each other in an oblique joint.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0131736A1 (en) * 1983-06-29 1985-01-23 BBC Brown Boveri AG Axial turbine for a turbo charger
EP0575763A1 (en) * 1992-06-20 1993-12-29 Robert Bosch Gmbh Rotor for a radial fan

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