DE1086393B

DE1086393B - Fastening of running wheels made of ceramic material

Info

Publication number: DE1086393B
Application number: DEV16414A
Authority: DE
Inventors: Rolf Christof; Heinz Ziermann
Original assignee: ZENTRALE ENTWICKLUNG VEB; KONSTRUKTION ZEK PUMPEN; VERDICHTER
Current assignee: ZENTRALE ENTWICKLUNG VEB; KONSTRUKTION ZEK PUMPEN; VERDICHTER
Priority date: 1959-04-21
Filing date: 1959-04-21
Publication date: 1960-08-04

Description

Befestigung von Laufrädern aus keramischem Werkstoff Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigung von Laufrädern aus keramischem Werkstoff für heiße Medien fördernde Kreiselmaschinen axialer oder radialer Bauart unter Verwendung von Werkstoffen unterschiedlicher Wärmeausdehnung.Attachment of impellers made of ceramic material The invention refers to a fastening of impellers made of ceramic material for hot Media conveying centrifugal machines of axial or radial design using of materials with different thermal expansion.

Die bekannten Arten der Verbindung keramischer Laufräder mit der Antriebswelle bestehen darin, daß die Laufräder entweder auf die Welle aufgekittet werden oder daß in die Rückseite des Laufrades eine Gewindebuchse eingelassen ist, die ebenfalls verkittet oder mit eingebrannt wird. Auch werden die Laufräder auf der Rückseite mit Zapfen versehen, auf welche eine Metallhülse mit Gewinde aufgesetzt ist. Diese Ausführungen haben den Nachteil, daß durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe der miteinander verbundenen Teile entweder ein Lockern der Räder eintritt oder aber die Verkittungsmasse derart versprödet, daß sie vollständig ihre Elastizität verliert und Gegenstand ständiger Reparaturen wird. Auch kann sich die Wärmeausdehnung von Stahl und Keramik derart ungünstig aufeinander auswirken, daß das Laufrad zersprengt wird.The known ways of connecting ceramic impellers to the drive shaft consist in the fact that the impellers are either cemented onto the shaft or that a threaded bushing is embedded in the back of the impeller, which also cemented or burned in. Also the wheels are on the back provided with pins on which a metal sleeve with thread is placed. These Designs have the disadvantage that the different coefficients of thermal expansion the materials of the connected parts either a loosening of the wheels occurs or the cement compound becomes so brittle that it is completely its Loses elasticity and becomes the subject of constant repairs. The Thermal expansion of steel and ceramic have such an unfavorable effect on each other that the impeller bursts.

Weiter ist auch die Verwendung von metallischen Zwischenkörpern zwischen Wellen und Laufrädern bekannt, die eine dem keramischen Werkstoff angepaßte Wärmeausdehnungszahl aufweisen, wie beispielsweise Invarstahl. Auch durch diese Methode konnte das bestehende Problem noch nicht restlos gelöst werden, da immer noch die auftretenden Wärmespannungen eine ständige Gefahr für das Laufrad bedeuten und zu seiner Zerstörung führen können.Next is the use of metallic intermediate bodies between Shafts and impellers are known that have a coefficient of thermal expansion adapted to the ceramic material have, such as Invar steel. The existing The problem has not yet been completely resolved, as the thermal stresses still occur mean a constant danger for the impeller and can lead to its destruction.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die bestehenden Nachteile zu vermeiden und eine Laufradbefestigung zu schaffen, bei der die schädlichen Einflüsse der Wärmespannungen, die durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien hervorgerufen werden, ausgeschaltet werden.It is the object of the invention to avoid the existing disadvantages and to create an impeller attachment in which the harmful effects of thermal stresses, caused by different thermal expansion coefficients of the materials be turned off.

Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß das Laufrad mit einem Zwischenflansch durch einen zentrischen, mit einem Kopf und Muttern versehenen Schraubenbolzen verbunden ist, dessen Werkstoff einen Größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der des Laufrades hat und der im kalten Zustand das Laufrad nur mittels einer in seinem Kopf vorgesehenen, einen ringförmigen Ansatz des Laufrades formschlüssig übergreifenden Eindrehung zentriert, während die Zentrierung im heißen Zustand durch den Bolzen selbst erfolgt, der im kalten Zustand in der Bohrung des Laufrades radiales Spiel aufweist, und daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Zwischenflansches so bemessen ist, daß die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Schraubenbolzens und des Laufrades in axialer Richtung ausgeglichen werden. Die Übertragung des Drehmomentes auf das Laufrad erfolgt z. B. über einen im Zwischenflansch aufgesetzten Mitnehmer.This is done according to the invention in that the impeller with a Intermediate flange by a central screw bolt with a head and nuts is connected, the material of which has a greater coefficient of thermal expansion than that of the impeller has and that in the cold state the impeller only by means of an in his head provided, an annular shoulder of the impeller form-fitting overlapping turning centered, while the centering in the hot state by the bolt itself takes place, which is radial in the cold state in the bore of the impeller Has play, and that the coefficient of thermal expansion of the intermediate flange so is dimensioned that the different thermal expansions of the screw bolt and of the impeller are compensated in the axial direction. The transmission of the torque on the impeller z. B. via a driver placed in the intermediate flange.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Laufradbefestigung wird erreicht, daß das Laufrad sowohl. im kalten als auch im warmen Zustand stets einen festen und sicheren Sitz aufweist.This inventive design of the impeller attachment is achieves that the impeller both. Always one in cold as well as warm state has a firm and secure fit.

Wird die erfindungsgemäßeLaufradbefestigungbeispielsweise bei Heißgasgebläsen angewandt, so kommt es vor, daß das Gebläse kalt angefahren wird, wobei das Laufrad ebenfalls sicher befestigt sein muß, was durch die vorgeschlagene Befestigungsart vollkommen gewährleistet ist. Auch die Gefahr des Zerstörens des Laufrades ist auf ein Mindestmaß herabgesetzt.If the impeller attachment according to the invention is used, for example, with hot gas blowers applied, it happens that the fan is started up cold, with the impeller must also be securely attached, which is due to the proposed type of attachment is completely guaranteed. There is also a risk of destroying the impeller reduced to a minimum.

Der Erfindungsgegenstand wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The subject matter of the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment explained.

Die Zeichnung zeigt eine Laufradbefestigung nach der Erfindung für ein Heißgasgebläse.The drawing shows an impeller attachment according to the invention for a hot gas blower.

Das Laufrad 1 ist unter Einschaltung eines Zwischenflansches 2 an der Welle 5 befestigt. Die Verbindung des Laufrades 1 mit dem Zwischenflansch 2 erfolgt durch einen mit einem Kopf 3 und Muttern 4 versehenen zentrischen Schraubenbolzen B. Letzterer hat einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Laufrad 1 und zentriert dieses in kaltem Zustand mittels einer in seinem Kopf 3 vorgesehenen Eindrehung 7, die formschlüssig über einen ringförmigen Ansatz 9 des Laufrades 1 greift, während gleichzeitig zwischen der Bohrung des Laufrades 1 und dein Bolzen 8 ein radiales Spiel besteht, das erst in heißem Zustand infolge des größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten des Bolzens 8 verschwindet. Der Werkstoff des Zwischenflansches 2 hat einen solchen Wärmeausdehnungskoeffizienten, daß die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Schraubenbolzens 8 und des Laufrades 1 in axialer Richtung ausgeglichen werden. Mitnehmer 6 sorgt dafür, daß das Drehmoment der Welle auf das Laufrad übertragen wird und somit ein Rutschen des Rades ausgeschlossen ist.The impeller 1 is attached to the shaft 5 with the inclusion of an intermediate flange 2. The connection of the impeller 1 to the intermediate flange 2 is made by a central screw bolt B provided with a head 3 and nuts 4. The latter has a greater coefficient of thermal expansion than the impeller 1 and centers it in the cold state by means of a recess 7 provided in its head 3, which positively engages over an annular shoulder 9 of the impeller 1, while at the same time there is a radial play between the bore of the impeller 1 and your bolt 8, which only disappears in the hot state due to the greater coefficient of thermal expansion of the bolt 8. The material of the intermediate flange 2 has such a coefficient of thermal expansion that the different thermal expansions of the screw bolt 8 and the impeller 1 are compensated for in the axial direction. Driver 6 ensures that the torque of the shaft is transmitted to the impeller, thus preventing the wheel from slipping.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Fastening of impellers made of ceramic material for centrifugal machines conveying hot media of axial or radial design using materials of different thermal expansion, characterized in that the impeller (1) with an intermediate flange (2) by a central, with a head (3 ) and. Nuts (4) provided screw bolts (8), the material of which has a greater coefficient of thermal expansion than that of the impeller (1) and which, when cold, the impeller (1) only by means of an annular projection ( 9) of the impeller (1) centered positively overlapping recess (7), while the centering takes place in the hot state by the bolt (8) itself, which has radial play in the bore of the impeller (1) in the cold state, and that the coefficient of thermal expansion the material of the intermediate flange (2) is such that the different thermal expansions of the screw bolt (8) and the impeller (1) are compensated in the axial direction. z. Fastening of running wheels according to Claim 1, characterized by a driver (6) which transfers the torque from the shaft (5) or the intermediate flange (2) to the running wheel (1).