DE1025422B

DE1025422B - Zusammengesetzter Laeufer fuer axial durchstroemte Turbinen oder Verdichter

Info

Publication number: DE1025422B
Application number: DEM33254A
Authority: DE
Inventors: Christian Schoenrer
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1957-02-16
Filing date: 1957-02-16
Publication date: 1958-03-06

Description

Die Erfindung betrifft einen aus mehreren Scheiben zusammengesetzten Läufer für axial durchströmte Turbinen oder Verdichter, dessen Scheiben an den Seiten mit Zahnkränzen versehen sind.

Bei den bekannten Läufern mit den genannten Merkmalen wird der axiale Zusammenhalt aller Scheiben durch in axialer Richtung sich erstreckende Spannmittel, ζ. B. durch die die Scheiben durchsetzende Läuferwelle oder durch nahe am Umfang verteilte Spannbolzen, erreicht. Dadurch gehen aber wesentliche Vorteile jener Verzahnungen wieder verloren; denn diese Spannmittel erfordern Öffnungen in den Scheiben, wodurch deren Formfestigkeit bekanntlich erheblich herabgesetzt wird. Außerdem müssen die Bolzen aus hochwarmfesten, nicht einfach bearbeitbaren Werkstoffen mit möglichst hoher Zeitdehngrenze bestehen, und besonders bei heiß betriebenen Turbinen ergibt sich ein weiterer Nachteil durch die verzögerte Temperaturanpassung der Spannbolzen an die verspannten Tragscheiben, was auf die Dauer zur Lockerung der Verbindung führt und dadurch die Steifigkeit des Rotors sowie seine Laufruhe beeinträchtigt.

Gemäß der Erfindung sind je zwei einander gegenüberliegende Zahnkränze von zwei benachbarten Läuferscheiben mit einer durchlaufenden Umfangsnut versehen, in die ein dem Querschnitt der Umfangsnut angepaßter Scherring oder Segmente eines Scherringes eingelegt ist bzw. sind. Dieser Scherring nimmt also die axialen Kräfte auf und bewirkt damit den Zusammenhalt des Läufers, dessen Scheiben durchweg vollwandig, also ohne Bohrungen, ausgebildet werden können. Erst mit der Erfindung wird also die vollständige Ausnutzung der mit der bekannten Stirnverzahnungsverbindung gebotenen Vorteile ermöglicht.

Um den Scherring bzw. die Scherringsegmente in ihrer Lage innerhalb der Umfangsnut zu sichern, können sie an den Läuferscheiben durch Schweißen, Löten od. dgl. angeheftet sein, oder es kann über sie ein Ring geschoben werden, der mittels einiger Schweißnähte gegen axiale Verschiebung gesichert wird. An Stelle der Schweißungen können auch andere bekannte Mittel zur Sicherung dieses Ringes verwendet werden. Zur bestmöglichen Einhaltung des .Formschlusses des in die Nut eingelegten Scherringes empfiehlt es sich, die Seitenflächen der Nut leicht konisch auszubilden.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele für Läufer nach der Erfindung, und zwar in

Fig. 1 einen Schnitt durch zwei benachbarte Läuferscheiben mit axialen Ringansätzen, an deren Stirnseiten ineinandergreifende Klauenzahnkränze eingearbeitet sind,

Zusammengesetzter Läufer für axial
durchströmte Turbinen oder Verdichter

Anmelder:

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

Christian Schörner, Augsburg,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 die Verbindung der Scheiben mit einem ringförmigen Zwischenstück,

Fig. 3 die Verbindung der Scheiben mit einem angeschweißten Ringansatz und

Fig. 4 eine Verbindung mit einem Scherkörper, der im Querschnitt keilförmig ausgebildet ist.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 sind die beiden Läuferscheiben 1, 2, an deren Umfang die Laufschaufeln 3, 4 befestigt sind, mit axialen Ringansätzen 5, 6 und 5', 6' versehen, in deren Stirnseiten Klauenverzahnungen mit den Zähnen 7, 8 bzw. 7', 8' eingearbeitet sind. In der Figur kämmen die Zähne 7 mit 8' und gewährleisten damit die Verdrehsicherheit der Verbindung. An den Zahnklauen ist eine Umfangsnut 9 eingearbeitet, in die ein entsprechend eingepaßter Scherring in Gestalt von Ringsegmenten 10 eingelegt ist. Die Ringsegmente sind in der Ringnut durch einen ungeteilten Abdeckring 11 gehalten, der mit den Schweißnähten 12 in seiner axialen Lage gehalten ist. In die Läuferscheibe eingeleitete Axialkräfte werden somit vom Scherring aufgenommen und an die nächste Scheibe weitergeleitet. Dadurch ist der axiale Zusammenhalt des Scheiben Verbandes gesichert.

Man kann nun die seitlich an den Laufscheiben angeordneten und miteinander kämmenden Zahnklauen in bekannter Weise auch zur Zentrierung der einzelnen Scheiben verwenden. Eine solche Zentrierung erfordert aber eine hohe Fertigungsgenauigkeit. Für übliche Läuferausführungen kann man daher ·—· wie in Fig. 1 dargestellt — eine Zentrierung an Zylinderflächen in Achsnähe vorsehen. Die Darstellung zeigt die zylindrischen Ansätze 13 und 14 in der Nähe der Achse x-x und eine in die Bohrungen der Ansätze eingepaßte Zentrierbüchse 15.

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In der Ausführung gemäß Fig. 2 sind die Zähne 27 und 28 unmittelbar an den Lauf scheiben 21, 22 angebracht. Als Bindeglied zwischen beiden Scheiben dient das ringförmige Zwischenstück 23, das zum Zwecke erhöhter Elastizität etwa trapezförmig mit Verstärkungen an den Schrägseiten profiliert ist. An diesen verstärkten Seiten, an denen sich die Stirnseiten des Zwischenstückes befinden, sind die Gegenzähne 24, 25 eingearbeitet. Die Zähne 24 kämmen mit den Zähnen 27 der Scheibe 21 und die Zähne 25 mit den Zähnen 28 der Scheibe 22. In diese Verzahnungen ist je eine durchlaufende Umfangsnut 26 eingearbeitet, in welche die Ringsegmente 30 eingebracht sind. Diese sind durch in Hinterdrehungen 29 eingeschobene und mit Schweißnähten 32 befestigte, geteilte Ringe 31 in ihrer Lage gesichert.

Fig. 3 zeigt eine Lauf scheibenverbindung, bei der nur ein Klauenzahnkranz mit den Zähnen 48 unmittelbar an der Laufscheibe 42 angeordnet ist. Der Gegenzahnkranz mit den Zähnen 47 ist an einer Stirnseite des den axialen Abstand zwischen beiden Scheiben überbrückenden Ringes 43 eingearbeitet, der an der Scheibe 41 angeschweißt ist. In der Umfangsnut 46 der Zähne 47, 48 ist der S eher ring 50 eingelegt, der wiederum durch einen geteilten und durch Schweißnähte 52 befestigten Ring 51 gesichert ist.

Für die Steifheit des Scheibenverbandes ist die Einhaltung des Formschlusses in der Verbindung ausschlaggebend. Wie bereits weiter oben erwähnt, kann man für diesen Zweck die Seitenwände der Umfangsnut leicht konisch ausbilden. Eine solche Verbindung zeigt Fig. 4, in der die der Verbindung nach Fig. 3 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Scherring 50' und die Nut 46' besitzen leicht konische Seitenwände, so daß infolge der Keilwirkung größere Spannkräfte entstehen. Außerdem ist die äußere Umfangsfläche des Scherringes 50' als Keilfläche 54 und die Innenfläche des Abdeckringes 51' als Gegenkeilfiäche 53 ausgebildet. Beim Zusammenbau erhalten die Teile zunächst einen leichten Anzug in Richtung des eingezeichneten Pfeiles, der dann nach Aufbringen der Schweißraupen nach Maßgabe der Schweißschrumpfung erhöht wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Aus mehreren Scheiben zusammengesetzter Läufer für Turbinen oder Verdichter, dessen Scheiben an den Seiten mit Stirnverzahnungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei einander anliegende Zahnkränze mit einer durchlaufenden Umfangsnut (9) versehen sind, in die ein ihrem Querschnitt angepaßter Ring oder Ringsegmente (10) eingelegt ist bzw. sind.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring bzw. seine Segmente durch Heftschweißung gegen Herausfallen gesichert ist bzw. sind.

3. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring bzw. seine Segmente (10) durch einen sie umschließenden Abdeckring (11) gehalten sind, der an den Läuferscheiben gesichert ist (Fig. 1).

4. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei einander benachbarten Scheiben (21, 22) ein Zwischenring (23) angeordnet ist, der an seinen Stirnseiten mit in die Zahnkränze (27, 28) dieser Scheiben eingreifenden Zahnkränzen (24, 25) versehen ist (Fig. 2).

5. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zahnkranz (47) an einem Ring (43) angebracht ist, der den axialen Abstand zweier einander benachbarten Scheiben (41,42) überbrückt und an einer der Läuferscheiben (41) angeschweißt ist (Fig. 3).

6. Läufer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Scheiben (21,22 bzw. 41, 42) verbindende Zwischenring (23) bzw. Überbrückungsring (43) elastisch ausgebildet ist.

7. Läufer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Achsnähe zusätzlich eine Zentrierung an zylindrischen Paßflächen (z. B. Zentrierbüchse 15) angeordnet ist.

8. Läufer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut und entsprechend der Ring bzw. die Ringsegmente (10) im Querschnitt leicht konisch ausgebildet sind.

9. Läufer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche der Ringsegmente (50') sowie die Innenfläche des Abdeckringes (51') als Keilflächen (53/54) ausgebildet sind, die durch Schrumpfung der Schweißnaht (52) gegeneinander verspannt sind (Fig. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 234 848.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen