DE1087746B

DE1087746B - Runner for multi-stage axial compressors or turbines

Info

Publication number: DE1087746B
Application number: DEN15418A
Authority: DE
Inventors: Michael John Sutters
Original assignee: D Napier and Son Ltd
Current assignee: Napier Turbochargers Ltd
Priority date: 1957-06-14
Filing date: 1958-07-30
Publication date: 1960-08-25

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Läufer für mehrstufige Axialverdichter oder -turbinen, dessen die Schaufeln tragende Scheiben mit konzentrischen Zwischenringen durch beidseitige axiale Vorsprünge und diesen entsprechende öffnungen verbunden sind.The invention relates to rotors for multi-stage axial compressors or turbines, the Discs carrying blades with concentric intermediate rings due to axial projections on both sides and these corresponding openings are connected.

Aus Gründen der Gewichtsersparnis und einfachen Herstellung ist es üblich, solche Läufer aus mehreren Abschnitten aufzubauen, die in gegenseitiger stirnseitiger Anlage zusammengebaut werden. Bei derartigen Läufern sind zwei Hauptanforderungen zu erfüllen, nämlich daß sie den starken Fliehkräften standhalten, die bei hohen Drehzahlen durch die Massen der Laufschaufeln und anderer umlaufender Teile hervorgerufen werden, und daß die Antriebskraft jeweils von einem Läuferabschnitt auf den nächsten übertragen wird.For reasons of weight saving and simple production, it is common to have such runners from several Build up sections that are assembled in mutual face-to-face system. With such There are two main requirements for runners, namely that they can withstand the strong centrifugal forces, caused at high speeds by the masses of the blades and other rotating parts and that the driving force is transmitted from one rotor section to the next will.

Es sind bereits Trommelläufer bekannt, bei denen die Schaufelfüße mit axialen Vorsprüngen versehen sind, die in sich durchgehend längs des Trommelumfangs erstreckende Nuten ragen. Diese Befestigung der Schaufelfüße ergibt eine Konstruktion mit großer Masse, da sich die Ümfangsnuten nur bei großer Materialstärke für die Aufnahme der Vorsprünge der Schaufelfüße genügend tief ausarbeiten lassen, ohne daß hierbei die Festigkeit der Konstruktion in Frage gestellt wird.Drum rotors are already known in which the blade roots are provided with axial projections which protrude in grooves extending continuously along the circumference of the drum. This attachment the blade root results in a construction with great mass, since the circumferential grooves are only available with a large material thickness to accommodate the projections of the blade roots deep enough without that this calls into question the strength of the construction.

Ziel der Erfindung ist es, einen Läufer besonders leichter und einfacher Konstruktion zu schaffen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß jedem Schaufelkranz zwei Tragscheiben zugeordnet sind, die in der Nähe ihres Randes im Abstand der S chaufel teilung angeordnete öffnungen aufweisen, in welche Vorsprünge der Schaufelfüße ragen.The aim of the invention is to create a runner that is particularly light and simple in construction. this is achieved according to the invention in that two support disks are assigned to each blade ring are, which have openings arranged in the vicinity of their edge at a distance from the blade pitch, in which projections of the blade roots protrude.

Vorzugsweise ist bei dem Läufer nach der Erfindung zwischen den Tragscheiben eines Schaufelkranzes jeweils ein konzentrischer Abstandring angeordnet, dessen axiale Vorsprünge ebenfalls in öffnung der Tragscheiben ragen.In the rotor according to the invention, there is preferably a blade ring between the support disks in each case a concentric spacer ring is arranged, the axial projections of which are also in the opening the support disks protrude.

Da die Tragscheiben hauptsächlich Fliehkräften standzuhalten haben und nur die Antriebskräfte in der Nähe der Schaufelfüße zu übertragen brauchen und da ferner die die Antriebskräfte übertragenden mit der Läuferachse konzentrischen Zwischenringe und Abstandringe lediglich den Fliehkräften ausgesetzt sind, die von ihrer eigenen verhältnismäßig geringen Masse herrühren, können sowohl die Tragscheiben als auch die Zwischen- und Abstandringe von leichter Konstruktion sein.Since the support disks mainly have to withstand centrifugal forces and only the driving forces in need to be transmitted near the blade roots and there also the driving forces transmitted Spacer rings and spacer rings that are concentric with the rotor axis are only exposed to centrifugal forces are that result from their own relatively low mass, both the support disks as well as the intermediate and spacer rings be of light construction.

Zweckmäßigerweise dient eine Anzahl der öffnungen der Tragscheiben für die Vorsprünge der Schaufelfüße gleichzeitig zur Aufnahme der Vorsprünge eines Abstandrings und eine Anzahl anderer öffnungen gleichzeitig zur Aufnahme der Vorsprünge eines Zwischenrings.A number of the openings in the support disks are expediently used for the projections of the blade roots at the same time to accommodate the projections of a spacer ring and a number of other openings at the same time to accommodate the projections of an intermediate ring.

Läufer für mehrstufige Axialverdichter
oder -turbinenRotor for multi-stage axial compressors
or turbines

Anmelder:
D. Napier & Son Limited, LondonApplicant:
D. Napier & Son Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. PulsRepresentative: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,and Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Bad luck man,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2Patent Attorneys, Munich 9, Schweigerstr. 2

Michael John Sutters, London,
ist als Erfinder genannt wordenMichael John Sutters, London,
has been named as the inventor

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Läufers ragen die Vorsprünge der Abstandringe und die Vorsprünge der Zwischenringe wechselweise in jede zweite der für die Vorsprünge der Schaufelfüße vorgesehenen öffnungen der Tragscheiben. In a preferred embodiment of the rotor according to the invention, the projections of the spacer rings protrude and the projections of the intermediate rings alternately in every other of those for the projections the blade roots provided openings of the support disks.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to schematic drawings.

Fig. 1 zeigt einen vollständigen erfindungsgemäß en Läufer im Meridianschnitt.1 shows a complete runner according to the invention in a meridional section.

Fig. 2 veranschaulicht in perspektivischer auseinandergezogener Darstellung die Konstruktion und Anordnung eines Schaufelkranzes mit dem zugehörigen, zwischen den Tragscheiben angeordneten Abstandring und zwei zwischen den Schaufelkränzen angeordneten Zwischenringen.Fig. 2 illustrates in a perspective exploded view the construction and Arrangement of a blade ring with the associated spacer ring arranged between the support disks and two intermediate rings arranged between the blade rings.

Fig. 3 ist eine Stirnansicht eines Randabschnitts einer der beiden jedem Schaufelkranz zugeordneten Tragscheiben.3 is an end view of an edge portion of one of the two associated with each blade ring Support disks.

Bei der dargestellten Konstruktion enthält der Läufer eine rohrförmige "Welle 1, an deren Enden auf bekannte Weise kräftige Endscheiben 2 und 3 befestigt sind. Der Läufer weist elf Schaufelkränze auf, die Erfindung ist bei den in Fig. 1 mit 4 bezeichneten zwischen den Endsehaufelkränzen liegenden neun Schaufelkränzen angewandt; da die jedem dieser neun Schaufelkränze zugeordneten wesentlichen Elemente, wie aus Fig. 2 hervorgeht, jeweils die gleiche allgemeine Form aufweisen, beschränkt sich die Beschreibung auf einen einzigen dieser Schaufelkränze.In the construction shown, the rotor includes a tubular "shaft 1, at the ends of which are known Way sturdy end plates 2 and 3 are attached. The runner has eleven blade rings, the The invention is in the case of the nine which are designated in FIG. 1 with 4 between the end scoop rims Blade rings applied; since the essential elements assigned to each of these nine blade rings, As is apparent from Fig. 2, each have the same general shape, the description is limited on just one of these shovel rings.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind jedem Schaufelkranz 4 zwei Tragscheiben 5 und 6 zugeordnet, die die rohrförmige Welle 1 umgeben; der Rand jeder Tragscheibe ist mit einer Reihe von Öffnungen versehen, von denen jede einen engeren radial äußerenAs can be seen from Fig. 2, each blade ring 4 are assigned two support disks 5 and 6, which surround the tubular shaft 1; the edge of each support disc is provided with a series of openings, each of which has a narrower radially outer

009 588/352009 588/352

Teil 7 und einen etwas weiteren radial inneren Teil 8 umfaßt.Part 7 and a slightly further radially inner part 8 comprises.

Zwischen den beiden Tragscheiben liegt ein Kranz von Schaufeln 9, von denen jede einen Fuß 10 von in Umfangsrichtung gesehen allgemein T-förmiger Gestalt (Fig. 2) aufweist. Die Vorsprünge 11 der T-Form passen genau in die äußeren Teile 7 von zwei miteinander fluchtenden Öffnungen in den .Tragscheiben 5 und 6, wenn die Tragscheiben gemäß Fig. 1 von beiden Seiten her mit den Schaufeln zusammengebaut sind.Between the two support disks is a wreath of blades 9, each of which has a foot 10 of in Seen in the circumferential direction generally T-shaped (Fig. 2). The projections 11 of the T-shape fit exactly into the outer parts 7 of two with each other aligned openings in the support disks 5 and 6 when the support disks according to FIG. 1 of both Sides are assembled with the blades.

Ferner ist zwischen den Tragscheiben 5 und 6 ein Abstandring 12 angeordnet, der an seinen beiden Kanten mit Vorsprüngen 13 versehen ist; die Abstände zwischen den Vorsprüngen betragen jeweils das Doppelte der Abstände zwischen den Öffnungen 7 und 8 in den Tragscheiben 5 und 6, ferner sind die Abmessungen des Abstandringes 12 sowie der Vorsprünge 13 derart, daß die Vorsprünge in die weiteren Teile 8 der Öffnungen in den Tragscheiben 5 und 6 passen. Wenn die beiden Tragscheiben 5 und 6, die Schaufeln 9, 10, 11 und der zwischen den Tragscheiben angeordnete Abstandring 12 zusammengebaut sind, liegen somit die Vorsprünge 11 der Schaufelfüße in den äußeren Teilen 7 sämtlicher Öffnungen, und die Vorsprünge 13 der Abstandringe 12 erstrekken sich in die inneren Teile 8 jeder zweiten Öffnung der Tragscheibe 5 bzw. der Tragscheibe 6. Die inneren Teile 8 der übrigen Öffnungen in den Tragscheiben 5 und 6 werden dann, wenn der Läufer vollständig zusammengebaut ist, von den Vorsprüngen 14 an zwei weiteren jeweils zwischen zwei Schaufelkränzen angeordneten Zwischenringen 15 eingenommen. Bei dem vollständigen Läufer sind somit die äußeren Teile sämtlicher Öffnungen von den Vorsprüngen 11 der Schaufelfüße 10 ausgefüllt, während die inneren Teile der Öffnungen von den Vorsprüngen 13 bzw. 14 eingenommen werden.Furthermore, a spacer ring 12 is arranged between the support disks 5 and 6, which is provided with projections 13 on its two edges; the distances between the projections are twice the distances between the openings 7 and 8 in the support disks 5 and 6, and the dimensions of the spacer ring 12 and the projections 13 are such that the projections in the other parts 8 of the openings in the support disks 5 and 6 fit. When the two support disks 5 and 6, the blades 9, 10, 11 and the spacer ring 12 arranged between the support disks are assembled, the projections 11 of the blade roots are located in the outer parts 7 of all openings, and the projections 13 of the spacer rings 12 extend in the inner parts 8 of every second opening of the support disk 5 or the support disk 6. The inner parts 8 of the remaining openings in the support disks 5 and 6 are then, when the rotor is completely assembled, of the projections 14 on two further each between two Blade rings arranged intermediate rings 15 taken. In the case of the complete rotor, the outer parts of all the openings are thus filled by the projections 11 of the blade roots 10, while the inner parts of the openings are occupied by the projections 13 and 14, respectively.

Am Umfang des Läufers sind in einem radialen Abstand von den zwischen den Schaufelkränzen liegenden Zwischenringen 15 ringförmige Abdeckringe 16 angeordnet, die sich mit ihren axialen Kanten unter den Abdeckplatten 17 der Schaufeln erstrecken.On the circumference of the rotor are at a radial distance from those between the blade rings Intermediate rings 15 arranged annular cover rings 16, which are with their axial edges extend under the cover plates 17 of the blades.

In der Praxis werden die verschiedenen Tragscheiben 5 und 6, die Schaufelkränze 4, die zwischen den Tragscheiben liegenden Abstandringe 12, die zwischen den Schaufelkränzen liegenden Zwischenringe 15 und die Abdeckringe 16 von einem Ende der rohrförmigen Welle 1 beginnend in der richtigen Reihenfolge zusammengebaut; hierauf werden die Endscheiben 2 und 3 angebaut; schließlich wird der ganze Läufer mit Hilfe der Spannmutter 18 zusammengespannt.In practice, the various support disks 5 and 6, the blade rings 4, which are between the Support disks lying spacer rings 12, the intermediate rings 15 and lying between the blade rings the cover rings 16 starting from one end of the tubular shaft 1 in the correct order assembled; the end plates 2 and 3 are attached to this; eventually becomes the whole runner clamped together with the aid of the clamping nut 18.

Während des Betriebs werden die auf die Masse der umlaufenden Schaufelkränze zurückzuführenden Fliehkräfte fast ausschließlich von den Tragscheiben 5 und 6 aufgenommen, deren Wände dünn und leicht ausgebildet werden können, da sie keine Antriebskraft zu übertragen haben; denn die Übertragung der Antriebskraft von einem Schaufelkranz zum nächsten erfolgt durch die Zwischenringe 15 und zwischen den beiden jedem Schaufelkranz zugeordneten Tragscheiben durch die Abstandringe 12.During operation, they are due to the mass of the rotating blade rings Centrifugal forces absorbed almost exclusively by the support disks 5 and 6, the walls of which are thin and light can be formed because they have no driving force to transmit; because the transmission of the driving force from one blade ring to the next takes place through the intermediate rings 15 and between the two support disks assigned to each blade ring through the spacer rings 12.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Runner for multistage axial compressors or turbines, the blades of which carry the blades with concentric intermediate rings through axial projections on both sides and corresponding ones Openings are connected, characterized in that each blade ring (4) has two support disks (5, 6) are assigned, which are arranged in the vicinity of their edge at a distance from the blade division have openings (7, 8) into which projections (11) of the blade roots (10) protrude.

2. Runner according to claim 1, characterized in that between the support disks (5, 6) a blade ring (4) each have a concentric spacer ring (12), whose axial projections (13) also protrude into openings (7, 8) of the support disks (5, 6).

3. Runner according to claim 1 or 2, characterized in that a number of the openings (7, 8) of the support disks (5, 6) for the projections

(11) 'of the blade roots (10) at the same time for receiving the projections (13) of a spacer ring

(12) and a number of other openings (7, 8) at the same time for receiving the projections (14) an intermediate ring (15) is used.

4. Runner according to claim 3, characterized in that that the projections (13) of the spacer rings (12) and the projections (14) of the intermediate rings (15) alternately in every second of those provided for the projections (11) of the blade roots (10) Openings (7, 8) of the support disks (5, 6) protrude.

Considered publications:
German Patent No. 1024198;
French Patent No. 1,117,727;
British Patent No. 697 752.

1 sheet of drawings