DE1125206B

DE1125206B - Test stand for centrifugally stressed machine and device parts

Info

Publication number: DE1125206B
Application number: DEM47320A
Authority: DE
Inventors: Heinz Knoll
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1960-12-06
Filing date: 1960-12-06
Publication date: 1962-03-08
Also published as: GB920567A; CH389276A

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

M 47320 IXb/42kM 47320 IXb / 42k

ANMELDETAG:REGISTRATION DAY:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHHIFT:NOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF DISPLAY:

6. DEZEMBER 1960DECEMBER 6, 1960

8. MÄRZ 1962MARCH 8, 1962

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für Maschinen- und Geräteteile, bei dem der Prüfling in einem evakuierten, mit einer Schutzwand ausgekleideten Rezipienten erforderlichenfalls bis über die Bruchgrenze von zentrifugal wirkenden Kräften beansprucht werden kann. Derartigen technologischen Prüfungen werden Rotoren von Arbeits- und Kraftmaschinen, wie z. B. Turbinen- und Verdichterläufer, oder die Rotoren von elektrischen Maschinen unterworfen, um die Zerreißfestigkeit einer gegebenen Konstruktion zu überprüfen. Dies gilt in gleichem Maße für die Prüfung einzelner Teile solcher Maschinen, insbesondere einzelner Turbinen- und Verdichterschaufeln. The invention relates to a test stand for machine and device parts, in which the test object in one evacuated recipients lined with a protective wall to over the breaking point if necessary can be stressed by centrifugal forces. Such technological tests are rotors of work and power machines, such. B. turbine and compressor rotors, or the Rotors of electrical machines are subjected to the tensile strength of a given construction to check. This also applies to the testing of individual parts of such machines, in particular individual turbine and compressor blades.

Die bekannten Prüf stände bestehen nun im wesentliehen 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 Schmier- und 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.The known test stands now essentially consist of a centrifugal chamber embedded or built into the ground or of a steel recipient placed on the ground, in which or in which the test object is suspended. In particular, centrifugal stands are known for high-speed rotors, in which the test object, hanging on the lid of the recipient, is lowered into the centrifugal chamber. This arrangement is particularly suitable for high spin speeds of the order of magnitude of up to 10 ⁵ min " ^1. A small air turbine, which is built into the cover, generally serves as the drive unit Since - as I said - the lid is lowered to close the recipient, all inlets and outlets of the lid must consist of loosely hanging hoses, which not insignificantly hinders the operation of the test stand.

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 Teile 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 verhältnismäßig groß und sperrig, so daß eine für das »Einfädeln« des freien Rotorzapfens in ein im Rezipienten befindliches Lager notwendige Führung schwer zu verwirk-Prüfstand für zentrifugal beanspruchte Maschinen- und GeräteteileOne could now think of attaching the cover rigidly and laying solid lines in order to then to press the recipient vertically against the lid for the purpose of closing. But here is to note that the recipient must have a lining from which the after exceeding the Parts of the test specimen that fly apart at the breaking point are caught as possible without any further destruction should be. Because only the reassembly of all fragments allows conclusions to be drawn on the weak points of the examined structural part. The linings of well-known recipients but are made of wood and must therefore be made correspondingly thick. This will make the The diameter of the steel pot is relatively large and bulky, so that one for "threading" of the free rotor journal in a bearing located in the recipient, necessary guidance difficult to achieve-test stand for centrifugally stressed machine and device parts

Anmelder:Applicant:

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

Heinz Knoll, Augsburg, ist als Erfinder genannt wordenHeinz Knoll, Augsburg, has been named as the inventor

liehen ist. Ferner würde auch die Hubvorrichtung hierfür viel zu aufwendig.is borrowed. Furthermore, the lifting device would also be much too expensive for this.

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.Another disadvantage of the wood lining can be seen in the fact that as a result of the broken pieces acting large centrifugal forces the wood is severely splintered and ground. The fragments are then usually so dirty that an evaluation is no longer possible.

Die 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 hoher Bruchfestigkeit und hohem Elastizitätsmodul und 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 beliebigen Werkstoff mit geringem Elastizitätsmodul, wie beispielsweise Blei, Leichtmetall oder Kautschuk- bzw. plastischen Kunststoffmassen, bestehen können.The invention not only avoids the shortcomings of the known wood linings, it also allows the construction proposal outlined above with tolerable effort, namely by the fact that the protective wall made of several flexible layers of metallic materials with high breaking strength and high modulus of elasticity and intermediate layers made of easily deformable materials with a lower modulus of elasticity consists. The metallic materials can be in the form of steel cables, steel braids or steel lamellae can also be introduced, whereas the intermediate layers are made of any material with a low modulus of elasticity, such as lead, light metal or rubber or plastic Plastic masses, can exist.

Einige Ausführungsbeispiele werden erläutert. Die zu diesen gehörigen Zeichnungen zeigen inSome exemplary embodiments are explained. The drawings belonging to these show in

Fig. 1 einen Schleuderprüfstand, teilweise geschnitten, in der Seitenansicht,1 shows a centrifugal test stand, partially in section, in a side view,

Fig. 2 eine Schutzwand mit Stahlseilen, Fig. 3 eine Schutzwand mit Stahlgeweben und Fig. 4 eine Schutzwand mit Stahllamellen.FIG. 2 shows a protective wall with steel cables, FIG. 3 shows a protective wall with steel meshes and 4 shows a protective wall with steel lamellas.

In den Zeichnungen sind mit 1 die Ständer eines Schleuderprüfstandes bezeichnet, die auf einer kräftigen Grundplatte! ruhen und oben durch eine Traverse 3 miteinander verbunden sind. An den Innenseiten der Ständer sind Führungen 4 angebracht, anIn the drawings, 1 denotes the stand of a centrifugal test stand, which is on a powerful Base plate! rest and are connected to each other at the top by a traverse 3. On the inside guides 4 are attached to the stand

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denen der Topf 5 des Rezipienten mittels Rollen 6 geführt ist. Dieser Topf 5 ist in seiner untersten Stellung (Öffnungsstellung) gezeigt. An seinem Boden ist der Tauchkolben 7 eines hydraulischen Hubwerkes 8 angebracht, das mit dem Handrad 9 gesteuert wird. 10 bezeichnet die Vakuumpumpe, mit welcher der Rezipient evakuiert wird. Der Deckel 13 des Rezipienten ist an der Traverse 3 starr befestigt, in welcher auch die Luftturbine 14 sowie alle Zu- und Ableitungen (nicht dargestellt) untergebracht sind. Die dünne Antriebswelle 15 ragt aus dem den Deckel 13 durchsetzenden Gehäuse der Luftturbine 14 heraus. An ihr ist der 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. Die Scheiben 18 dienen zur jeweiligen Höheneinstellung des Lagers 17.those of the pot 5 of the recipient by means of rollers 6 is led. This pot 5 is shown in its lowest position (open position). At its bottom the plunger 7 of a hydraulic lifting mechanism 8 is attached, which is controlled with the handwheel 9 will. 10 denotes the vacuum pump with which the recipient is evacuated. The lid 13 of the recipient is rigidly attached to the traverse 3, in which the air turbine 14 and all supply and leads (not shown) are housed. The thin drive shaft 15 protrudes from the Cover 13 penetrating housing of the air turbine 14 out. On her the rotor 16 is suspended, its Free axle journal when the pot 5 is lifted into the closed position shown in dashed lines in a bearing 17 immersed with little transverse axial freedom of movement and friction damping and is thus stored. the Disks 18 are used to adjust the height of the bearing 17.

In den Topf 5 des Rezipienten ist nun die Schutzwand 19 eingesetzt, deren äußerer Durchmesser J₁ wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser d, des Topfes. Die zylindrische Schutzwand 19 kann daher beim Auftreffen von Bruchstücken verschoben werden, wodurch die Aufschlagimpulse teilweise in Reibung umgesetzt werden.In the pot 5 of the recipient, the protective wall 19 is now inserted, the outer diameter J _{1 of which is} significantly smaller than the inner diameter d 1 of the pot. The cylindrical protective wall 19 can therefore be displaced when fragments hit, as a result of which the impact pulses are partially converted into friction.

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 hohem Elastizitätsmodul aus Stahlseilen 20, die in den Raum zwischen zwei Blechzylindern 21,22 eingelegt sind. Die Zwischenschichten 23 bestehen hier aus Blei, welches nach Einbringen der Stahlseillagen eingegossen wird.Figs. 2 to 4 show cross-sections through some Protective walls with different fillings. In the embodiment according to FIG. 2, the flexible ones exist Layers of metallic materials with high breaking strength and high modulus of elasticity made from steel cables 20, which are inserted into the space between two sheet metal cylinders 21,22. The intermediate layers 23 consist of lead, which is poured in after the steel cable layers have been inserted.

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. Statt dessen können aber auch plastisch verformbare Kunststoffmassen verwendet werden.Instead of the steel cables, steel mesh 20 'according to FIG. 3 and thin cylindrical steel lamellae according to FIG. 4 are used 20 "inserted, with light metals or rubber-like compounds as intermediate layers in addition to lead, for example, based on silicone or butadiene, can be cast. Instead, however, can plastically deformable plastic compounds can also be used.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Test bench for machine and device parts, in which the test item is evacuated with

45 recipients lined with a protective wall can, if necessary, be stressed by centrifugally acting forces up to the breaking limit, characterized in that the protective wall (19) consists of several flexible layers of metallic materials of high breaking strength and high modulus of elasticity and intermediate layers of easily deformable materials with a lower modulus of elasticity.

2. Test stand according to claim 1, characterized in that that the layers of high breaking strength and elasticity consist of steel cables (20), housed between the walls (21, 22) of a double-walled bleeh cylinder are.

3. Test stand according to claim 1, characterized in that the layers of high breaking strength and elasticity consist of steel braids (20 ').

4. Test stand according to claim 1, characterized in that that the layers of high breaking strength and elasticity consist of sheet steel lamellae (20 ").

5. Test stand according to claim 1 and one of claims 2 to 4, characterized in that the intermediate layers consist of lead, light metal or rubber or plastic compounds.

6. Test stand according to claim 1 for centrifugal stands with a vertical axis of rotation of the test object, characterized in that the cover (13) of the Recipients are rigidly attached to the traverse (3) and the pot (5) is arranged to be movable in the vertical direction.

7. Test stand according to claim 6, characterized in that the pot (5) is guided in two side guides (4).

8. Test stand according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the drive parts for the test item (16) as well as all supply and discharge lines required for operation are housed in the traverse (3) and in the machine stands (1).

9. Test stand according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the outer diameter (J ₁ ) of the cylindrical protective wall (19) is significantly smaller than the inner diameter (J ₂ ) of the pot (5).

1 sheet of drawings