DE1024198B - Trommellaeufer fuer axial beaufschlagte Kreiselradmaschinen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Trommelläufer für axial beaufschlagteKreiselradmaschinen, insbesondere für Axialverdichter, und befaßt sich im besonderen mit der Befestigung und dem Einbau der Laufschaufeln. Des weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Läufers angegeben.

Es sind Läufer bekannt, bei denen die Laufschaufeln einer jeden Stufe in je einer beispielsweise mit Hammerkopfprofil versehenen Umfangsnut formschlüssig befestigt sind. Für den Einbau der Laufschaufeln sind besondere Einfüllöffnungen angebracht, die bei einem bekannten Läufer durch Ausnehmungen zwischen zwei Umfangsnuten gebildet sind. Die Laufschaufeln können dadurch seitlich in die Umfangsnut eingeführt und durch Verschiebung in Umfangsrichtung an den für sie bestimmten Platz gebracht werden. Die letzte Schaufel einer Stufe, die sogenannte Schlußschaufel, ist an ihrem Fuß so ausgebildet, daß sie zusammen mit einem die Einfüllöffnung abschließenden Verschluß stück, dem Schaufelschloß, eine Verriegelung bildet und dadurch das Herausfallen der Schaufeln verhindert. Diese Art der Schaufelbefestigung bedingt nicht nur einen beträchtlichen Mehraufwand an Bearbeitung für die Schlußschaufeln und die in ihrem Aufbau meist verwickelten Schaufelschlösser, sondern man ist auch bei der Auslegung des Schaufelgitters häufig durch das Vorhandensein der Schlußschaufel eingeengt. Bei mehrstufigen Kreiselradmaschinen, besonders bei Axialverdichtern, deren Schaufelabmessungen und Gitterteilungen in den einzelnen Stufen sehr unterschiedlich sind, zwingt dieser Umstand daher häufig zu Zwischenlösungen.

Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß der Läufer neben denUmfangsnuten zusätzlich mindestens eine axiale Nut mit radial nach außen sich verengendem Profil aufweist, deren radiale Tiefe mindestens gleich, jedoch nicht wesentlich größer als die größte Schaufelfußhöhe ist, und daß alle Laufschaufelfüße im zur Läuferachse normalen Schnitt dem Profil der axialen Nut so angeglichen sind, daß sie längs dieser Nut in ihre Umfangsnut eingeführt werden können. Damit ergibt sich schon fertigungstechnisch der Vorteil, daß nicht mehr einzelne Ausnehmungen zwischen zwei Umfangsnuten herausgefräst werden müssen, sondern daß die axiale Nut in einem Arbeitsgang durch Hobeln, Stoßen, Fräsen od. dgl. herausgearbeitet und so die Herstellungskosten verringert werden. Dazu werden die obenerwähnten, durch die bekannte Befestigung der Schlußschaufel bedingten Beschränkungen in der Gitterauslegung beseitigt.

Es sei hierzu erwähnt, daß für ein Laufrad schon vorgeschlagen wurde, den Schaufelträger bzw. die Laufradscheibe in der ganzen axialen Erstreckung mit einer tiefen Ausnehmung zu versehen, welche die Trommelläufer für axial beaufschlagte

Kreiselradmaschinen und Verfahren

zu dessen Herstellung

Anmelder:

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg A. G., Augsburg 2, Stadtbachstr. 7

Alexander Garve, Augsburg-Hochzoll,

und Rudolf .Ebert, Augsburg,
sind als Erfinder genannt worden

ungehinderte Einführung der Schaufeln in die Umfangsnut ermöglicht und die nach Auffüllung der letzteren mit einem die Schlußschaufeln tragenden Schlußstück analog der Erfindung formschlüssig abgeschlossen bzw. ausgefüllt wird. Die den Formschluß bewirkenden Teile dieses Verschlusses sind aber — im Unterschied zur Erfindung — nicht im Bereich der Umfangsnut, sondern weiter radial einwärts angeordnet. Demzufolge ergibt sich eine größere radiale Tiefe dieser Ausnehmung, was sich auf die Formfestigkeit der Radscheibe nachteilig auswirkt; die bekannte Anordnung kann demnach nur bei größerer Materialanhäufung, d. h. größerem Gewicht bei Trommelläufern, verwendet werden. Die Erfindung gibt eine optische Lösung hinsichtlich Materialaufwand und Herstellungskosten, insbesondere für Trommelläufer, an.

Bei einem Trommelläufer nach der Erfindung kann mit Vorteil der in den Axialnuten zwischen den Schaufeln verbleibende Raum durch je ein Zwischenstück ausgefüllt werden, dessen Seitenkonturen den Profilen der axialen und der Umfangsnut entsprechen.

Man ist dann in der Auslegung des Schaufelgitters völlig ungebunden. Für die Zwischenstücke selbst bedarf es keiner Sicherung; lediglich die zum Abschluß der axialen Nut an deren Enden einzubringenden Schlußstücke müssen gegen axiale Verschiebung gesichert werden. Sofern es die Gitterteilung zuläßt, können aber auch sogenannte Schluß schaufeln verwendet werden, die, vorteilhaft mit einem in Richtung der Läuferachse verlängerten Schaufelfuß versehen, nur in der axialen Nut formschlüssig gehalten sind.

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Bei Verwendung solcher Schluß schaufeln sind dann zusätzliche Zwischenstücke entbehrlich. Die beiden Endschaufeln in der axialen Nut werden analog den zuvor erwähnten Schlußstücken gegen axiales Verschieben gesichert.

Zweckmäßigerweise gibt man der axialen Nut ein schwalbenschwanzförmiges Profil, um die vielfach mit verschiedenen Höhen ausgebildeten Füße von Schaufeln verschiedener Stufen leichter dem Profil der axialen Nut anpassen zu können.

Die Schaufelbefestigung bei einem Läufer nach der Erfindung bedingt nun eine eigenartige Schaufelfußform, die sich in radialer Richtung nach außen stark verjüngt. Bei Laufschaufeln mit großer Tiefe ergeben

Die Fig. 1 a zeigt ein Zwischenstück 13 mit einem an dessen Oberseite angebrachten plattenartigen Ansatz 14 in der Stellung, wie es in die axiale Nut 7 eingeführt wird. Man erkennt, daß die Seitenflächen 15 und 16 des Zwischenstückes die gleiche Neigung aufweisen wie die Seitenwände der schwalbenschwanzförmigen axialen Nut 7. Auf der vorderen und auf der rückwärtigen Seite ist das Zwischenstück genauso wie die Umfangsnut 2 bzw. 3 profiliert.

Bei Verwendung von Schluß schaufeln können diese gemäß Fig. Ib ausgebildet werden. Der Schaufelfuß 17 ist hier in Richtung der Läuferachse so weit verlängert, daß die Schaufel 18 nur in der axialen Nut gehalten wird. Bei Verwendung derartiger Schluß

g g

längs der axialen Nut werden die an den Enden befindlichen Schlußschaufeln gesichert.

In Fig. 2 sind Schaufeln der Umfangsnut 3 mit 19, 20 und 21 bezeichnet. Diese Schaufeln besitzen ebenso wie die zuvor genannten am Übergang vom Schaufelblatt zum Schaufelfuß plattenartige Ansätze 22, 23 und 24, die entsprechend der Läuferoberfläche ge-

maßgebliche Flächenträgheitsmoment in allen Winkelstellungen des Läufers gleich groß, so daß ein Anlaß zur Erregung von Biegeschwingungen nicht mehr gegeben ist.

Eine einfache Herstellung eines Läufers nach der Erfindung mit den weiter obenerwähnten Zwischenstücken ergibt sich, wenn man in die Trommel zunächst mindestens eine axiale Nut mit einem in

sich dabei zwangläufig überstehende Schaufelenden, 15 schaufeln wird man im allgemeinen ohne Verwendung die wegen der am Übergang zwischen Schaufelfuß zusätzlicher Zwischenstücke und Endstücke auskom- und Schaufelblatt vorhandenen Kerben leicht zur Riß- men. Zwecks Verhinderung axialer Verschiebungen bildung neigen. Um diesen Nachteil zu beseitigen,
kann man die Schaufel am Übergang vom Fuß zum
Blatt mit einem an sich bekannten plattenartigen An- 20
satz versehen, der entsprechend der Läuferoberfläche
gekrümmt ist.

Obgleich bei Anordnung nur einer einzigen Axialnut an der Oberfläche eines Trommelläufers nach der

Erfindung das Verschieben der Schaufeln über den 25 krümmt sind. Diese Ansätze berühren einander, so halben Trommelumfang erfahrungsgemäß keine daß deren in Umfangsrichtung gemessene Länge die Schwierigkeiten bereitet, kann es angesichts der bei Gitterteilung bestimmt. Fig. 2 läßt erkennen, daß zwisolchen Läufern auftretenden Biegeschwingungen vor- sehen den schwalbenschwanzförmigen Schaufelfüßen teilhaft sein, wenn insgesamt drei axiale Nuten gleich- in der Umfangsnut Hohlräume verbleiben, die vor mäßig am Umfang verteilt angeordnet sind. Dann ist 30 allem bei heiß betriebenen Kreiselradmaschinen eine nämlich das für die waagerechten Durchbiegungen vorteilhafte Wärmedämmung ergeben.

Fig. 3 stellt einen Schnitt durch die axiale Nut 7 dar. 8 und 26 sind die beiden Endstücke, die mit den Sicherungsblechen 11 bzw. 11' sowie den Bolzen 12, 12' gegen axiales Verschieben gesichert sind. 27, 28 und 29 sind Laufschaufeln verschiedener Stufen. Die Räume zwischen diesen Schaufeln sind von den Zwischenstücken 13 und 31 vollständig ausgefüllt.

Beim Zusammenbau des beschriebenen Läufers werradialer Richtung nach außen sich verengendem Profil 40 den die Laufschaufeln der Umfangsnut 2 längs der und einer Tiefe, die mindestens gleich der größten Nut 7 eingeführt und in dieser Umfangsnut anein-Schaufelfußhöhe, jedoch nicht wesentlich größer als andergereiht. Mit der letzten Schaufel dieser Stufe diese ist, eingearbeitet wird, worauf diese Nut durch wird auch das Endstück 8 eingesetzt und mit dem entsprechend profilierte und gegen axiales Verschieben Sicherungsblech 11 und dem Bolzen 12 gesichert, gesicherte Stücke vollständig ausgefüllt wird und an- 45 Daraufhin wird das Zwischenstück 13 in die Nut 7 schließend die Umfangsnuten zur Befestigung der eingeführt und anschließend die Umfangsnut 3 mit Laufschaufeln eingearbeitet werden. Schaufeln gefüllt. Es folgt wiederum das Einführen

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs- des Zwischenstückes 31, Füllen der Umfangsnut 4 mit beispiels erläutert. Die Zeichnungen zeigen in Laufschaufeln, und es wird schließlich das Endstück

Fig. 1 einen Teil eines dreistufigen Läufers nach der 50 26 eingesetzt und mit dem Sicherungsblech 11' und Erfindung in perspektivischer Darstellung, dem Bolzen 12' gesichert.

Fig. 1 a ein Zwischenstück in perspektivischer Ansicht,

Fig. Ib eine Schlußschaufel in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Laufschaufelgitter quer zur Trommelachse nach Linie II-II der Fig. 3, Fig. 3 einen Schnitt längs der axialen Nut nach Linie III-III der Fig. 2.

Es bedeutet 1 die Trommel des Läufers, in welche 60 gesichert, worauf die Umfangsnuten 2, 3 und 4 eindrei zur Befestigung der Laufschaufeln dienende Um- gedreht werden. Auf diese Weise erhalten die Zwifangsnuten 2, 3, 4 mit Hammerkopfprofil eingearbeitet
sindi Die in Fig. 1 gezeigten Schaufeln sind mit 5
und 6 bezeichnet, von denen Schaufel 6 zur Hälfte geschnitten ist. 7 ist eine axiale Nut mit einem schwal- 65
benschwanzförmigen Profil, und 8 ist ein Endstück,

Bei der Herstellung des Läufers nach der Erfindung wird zunächst die durchgehende axiale Nut 7 in die Trommeloberfläche eingearbeitet. Alsdann wird diese Nut durch entsprechend profilierte, vollwandige Stücke, deren Länge in Fig. 3 mit den punktierten Linien angedeutet ist, vollständig ausgefüllt. Diese Stücke werden dann mit den Sicherungsblechen 11, 11' und den Bolzen 12, 12' gegen axiales Verschieben

welches die Nut 7 am hinteren Läuferende abschließt. Die Aussparung 9 sowie das Gewindeloch 10 dienen zur Aufnahme des in Fig. 3 gezeigten Sicherungsbleches 11 und des Sicherungsbolzens 12.

schenstücke 13 und 31 sowie die Endstücke 8 und 26 ein genau passendes Profil für die Befestigung der Laufschaufeln 27, 28 und 29. Die im tieferen Teil der axialen Nut 7 verbleibenden Flansche, z. B. 26 a und 31 a, die bis zum Fertigdrehen der Umfangsnuten das Verschieben der Zwischen- und Endstücke verhindern, können — wie in Fig. 3 rechts gezeigt — erhalten bleiben. Beim Zusammenbau schieben sich dann die Flansche 26 α und 31 α des Endstückes 26 bzw. des

Zwischenstückes 31 unter die Schaufel 29. Die Flansche können aber auch — wie zu den Schaufeln und 28 der Fig. 3 gezeigt — verkürzt werden, so daß unter diesen Schaufeln ein freier Raum verbleibt.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Trommelläufer für axial beaufschlagte, mehrstufige Kreiselradmaschinen, insbesondere für Axialverdichter, mit profilierten Utnfangsnuten zur formschlüssigen Befestigung der Laufschaufein, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (1) zusätzlich mindestens eine an sich bekannte axiale Nut (7) mit radial nach außen sich verengendem Profil aufweist, deren radiale Tiefe mindestens gleich, jedoch nicht wesentlich größer als die größte Schaufelfußhöhe ist, und daß alle Laufschaufelfüße im zur Läuferachse normalen Schnitt dem Profil der axialen Nut (7) so angeglichen sind, daß sie längs dieser Nut in ihre Umfangsnut eingeführt werden können.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der axialen Nut (7) zwischen den Schaufeln (27 bis 29) verbleibende Raum durch je ein Zwischenstück (13 bzw. 31) ausgefüllt ist, dessen Seitenflächen den Konturen der axialen und der Umfangsnut entsprechen.

3. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Laufschaufel (18) einer jeden Stufe mit einem in Richtung der Läuferachse verlängerten Schaufelfuß versehen ist, mit dem die Schaufel nur in der axialen Nut (7) formschlüssig befestigt ist.

4. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Nut (7) ein schwalbenschwanzförmiges Profil besitzt.

5. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel (z. B. 19) am Übergang vom Schaufelfuß zum Schaufelblatt mit einem an sich bekannten plattenartigen Ansatz (22) versehen ist, der entsprechend der Läuferoberfläche gekrümmt ist.

6. Läufer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei axiale Nuten gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet sind.

7. Verfahren zur Herstellung eines Läufers nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Trommel zunächst mindestens eine axiale Nut (7) mit einem in radialer Richtung nach außen sich verengendem Profil und einer Tiefe, die mindestens gleich der größten Schaufelfußhöhe ist, eingearbeitet wird, worauf diese Nut (7) durch entsprechend profilierte und gegen axiales Verschieben gesicherte Stücke vollständig ausgefüllt wird und anschließend die Umfangsnuten {2, 3, 4) zur Befestigung der Laufschaufeln eingearbeitet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 719 326.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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