CH389276A

CH389276A - Prüfstand für zentrifugal beanspruchte Maschinen- und Geräteteile

Info

Publication number: CH389276A
Application number: CH1343361A
Authority: CH
Inventors: Knoll Heinz
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1960-12-06
Filing date: 1961-11-17
Publication date: 1965-03-15
Also published as: GB920567A; DE1125206B

Description

Prüfstand für zentrifugal beanspruchte Maschinen- und Geräteteile
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prüfstand für Maschinen- und Geräteteile, bei dem der Prüfling in einem evakuierten, mit einer Schutzwand ausgekleidetem Rezipienten erforderlichenfalls bis über die Bruchgrenze von zentrifugal wirkenden Kräften beansprucht werden kann. Derartigen technologischen Prüfungen werden Rotoren von Arbeitsund Kraftmaschinen, wie z. B. Turbinen- und Verdichterläufer, oder die Rotoren von elektrischen Maschinen unterworfen, um die Zerreissfestigkeit einer gegebenen Konstruktion zu überprüfen. Dies gilt im gleichem Masse für die Prüfung einzelner Teile solcher Maschinen, insbesondere einzelner Turbinen- und Verdichterschaufeln.

Die bekannten Prüfstände bestehen nun im wesentlichen aus einer in den Erdboden eingelassenen bzw. eingebauten Schleuderkammer oder aus einem auf den Boden gestellten Rezipienten aus Stahl, in die bzw. in den der Prüfling eingehängt wird. Bekannt sind insbesondere Schleuderstände für schnellaufende Rotoren, bei denen der Prüfling, an dem Deckel des Rezipienten hängend, in die Schleuderkammer abgesenkt wird. Diese Anordnung eignet sich vornehmlich für hohe Schleuderdrehzahlen in der Grössenordnung bis zu 105 min -1 Als Antriebsaggregat dient im allgemeinen eine kleine Luftturbine, die im Deckel eingebaut ist. Ferner sind an diesem Deckel noch die Leitungen für die Treibmittelluft, für Bremsluft sowie die Zu- und Ableitungen für Schmierund Sperröl angeschlossen.

Da - wie gesagt - der Deckel zum Schliessen des Rezipienten abgesenkt wird, müssen alle Zu- und Ableitungen des Deckels aus locker hängenden Schläuchen bestehen, was die Bedienung des Prüfstandes nicht unerheblich behindert.

Man könnte nun daran denken, den Deckel starr zu befestigen und feste Leitungen zu verlegen, um dann den Rezipienten zwecks Schliessung senkrecht gegen den Deckel zu drücken. Hierbei ist aber zu beachten, dass der Rezipient eine Auskleidung haben muss, von der die nach einer Überschreitung der Bruchgrenze auseinanderfliegenden Teiles des Prüflings möglichst ohne jede weitere Zerstörung aufgefangen werden sollen. Denn erst die Wiederzusammenfügung aller Bruchstücke gestattet Rückschlüsse auf die schwachen Stellen des untersuchten Konstruktionsteiles. Die Auskleidungen bekannter Rezipienten bestehen aber aus Holz und müssen daher entsprechend dick ausgeführt werden.

Dadurch wird der Durchmesser des stählernen Topfes verhältnismÅassig gross und sperrig, so dass eine für das Einfädeln des freien Rotorzapfens in ein im Rezipienten befindliches Lager notwendige Führung schwer zu verwirklichen ist. Ferner würde auch die Hubvorrichtung hierfür viel zu aufwendig.

Ein weiterer Nachteil der Holzauskleidung ist auch darin zu sehen, dass infolge der auf die Bruchstücke einwirkenden grossen Fliehkräfte das Holz stark zersplittert und zermahlen wird. Die Bruchstücke sind dann meist so sehr verschmutzt, dass eine Auswertung nicht mehr möglich ist.

Die vorliegende Erfindung vermeidet nicht nur die Mängel der bekannten Holzauskleidungen, sie gestattet zugleich mit erträglichem Aufwand den oben skizzierten Bauvorschlag, und zwar dadurch, dass die Schutzwand aus mehreren nachgiebigen Schichten metallischer Werkstoffe mit hoher Bruchfestigkeit und hohem Elastizitätsmodul und aus Zwischenschichten aus leicht verformbaren Werkstoffen mit geringerem Elastizitätsmodul besteht. Die metallischen Werkstoffe können darin in Form von Stahlseilen, Stahlgeflechten oder auch Stahllamellen eingebracht sein, wogegen die Zwischenschichten aus jedem beliebigem Werkstoff mit geringem Elastizitäts modul, wie beispielsweise Blei, Leichtmetall oder Kautschuk- bzw. plastischen Kunstoffmassen, bestehen können.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert.

Es zeigt:
Fig. 1 einen Schleuderprüfstand teilweise geschnitten, in der Seitenansicht,
Fig. 2 eine Schutzwand mit Stahlseilen,
Fig. 3 eine Schutzwand mit Stahlgeweben und
Fig. 4 eine Schutzwand mit Stahllamellen.

In Fig. 1 sind mit 1 die Ständer eines Schleuderprüfstandes bezeichnet, die auf einer kräftigen Grundplatte 2 ruhen und oben durch eine Traverse 3 miteinander verbunden sind. An den Innenseiten der Ständer sind Führungen 4 angebracht, an denen der Topf 5 eines Rezipienten mittels Rollen 6 geführt ist. Dieser Topf 5 ist in seiner untersten Stellung (Öffnungsstellung) gezeigt. An seinem Boden ist ein Tauchkolben 7 eines hydraulischen Hubwerkes 8 angebracht, das mit einem Handrad 9 gesteuert wird.

10 bezeichnet eine Vakuump ! umpe, mit welcher der Rezipient evakuiert wird. Der Deckel 13 des Rezipienten ist an der Traverse 3 starr befestigt, in welcher auch eine Luftturbine 14 sowie alle Zu- und Ableitungen (nicht dargestellt) untergebracht sind.

Eine dünne Antriebswelle 15 ragt aus dem den Deckel 13 durchsetzenden Gehäuse der Luftturbine 14 heraus. An ihr ist ein zu prüfender Rotor 16 aufgehängt, dessen freier Achszapfen beim Heben des Topfes 5 in die gestrichelt dargestellte Schliesslage in ein Lager 17 mit geringer queraxialer Bewegungsfreiheit und Reibungsdämpfung eintaucht und damit gelagert ist. Mehrere Scheiben 18 dienen zur jeweiligen Höheneinstellung des Lagers 17.

In den Topf 5 des Rezipienten ist nun eine Schutzwand 19 eingesetzt, deren äusserer Durchmesser d1 wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser d2 des Topfes. Die zylindrische Schutzwand 19 kann daher beim Auftreffen von Bruchstücken verschoben werden, wodurch die Aufsohlagimpulse teilweise in Reibung umgesetzt werden.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen Querschnitte durch einige Schutzwände mit verschiedenen Füllungen. Bei der Ausführung nach Fig. 2 bestehen die nachgiebigen Schichten metallischer Werkstoffe mit hoher Bruchfestigkeit und mit hohem Elastizitätsmodul aus Stahlseilen 20, die in den Raum zwischen zwei Blechzylindern 21 und 22 eingelegt sind. Die Zwischenschichten 23 bestehen hier aus Blei, welches nach Einbringen der Stahlseillagen eingegossen wird.

Statt der Stahlseile sind nach Fig. 3 Stahlgewebe 20' und nach Fig. 4 dünne zylindrische Stahllamellen 20" eingelegt, wobei als Zwischenschichten ausser Blei auch Leichtmetalle oder kautschukartige Massen, beispielsweise auf Silikon- oder Butadienbasis,. eingegossen sein können. Stattdessen können aber auch plastisch verformbare Kunststoffmassen verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRUCH Prüfstand für Maschinen- und Geräteteile, bei dem der Prüfling in einem evakuierten, mit einer Schutzwand ausgekleidetem Rezipienten erforderlichenfalls bis über die Bruchgrenze von zentrifugal wirkenden Kräften beansprucht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzwand (19) aus mehreren nachgiebigen Schichten aus metallischen Werkstoffen mit hoher Bruchfestigkeit und hohem Elastizitätsmodul und aus Zwischenschichten aus leicht verformbaren Werkstoffen mit geringerem Elastizitätsmodul besteht.

UNTERANSPRÜCHE 1. Prüfstand nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten mit hoher Bruchfestigkeit und Elastizität aus Stahlseilen (20) bestehen, die zwischen den Wänden (21, 22) eines doppelwandigen Blechzylinders untergebracht sind.

2. Prüfstand nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten mit hoher Bruchfestigkeit und Elastizität aus Stahlgeflechten (20') bestehen.

3. Prüfstand nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten mit hoher Bruchfestigkeit und Elastizität aus Stahlblechlamellen (20") bestehen.

4. Prüfstand nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschichten aus Blei, Leichtmetall oder aus Kautschuk- oder Kunststoffmassen bestehen.

5. Prüfstand nach Patentanspruch für Schleuderstände mit senkrechter Drehachse des Prüflings, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (13) des Rezipienten an einer Traverse (3) starr befestigt und der Topf (5) des Rezipienten in senkrechter Richtung beweglich angeordnet ist.

6. Prüfstand nach Unteranspruch 5. dadurch gekennzeichnet, dass der Topf (5) in zwei Seitenführungen (4) geführt ist.

7. Prüfstand nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsteile für den Prüfling (16) sowie alle für den Betrieb erforderlichen Zu- und Ableitungen in der Traverse (3) und in den die Traverse tragenden Maschinenständern (1) untergebracht sind.

8. Prüfstand nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser (cd,) der zylindrischen Schutzwand (19) kleiner ist als der Innendurchmesser (d..) des Topfes (5).