DE1192778B

DE1192778B - Method and arrangement for attaching cover disks to impellers of radial turbo machines

Info

Publication number: DE1192778B
Application number: DEG30325A
Authority: DE
Inventors: Ernst Garnjost; Ernst Thomann
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Priority date: 1960-08-18
Filing date: 1960-08-18
Publication date: 1965-05-13
Also published as: CH391174A; GB943297A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

F04dF04d

Deutsche Kl.: 27 c-12/03 German Kl .: 27 c -12/03

1192778
G30325Ic/27c
18. August 1960
13. Mai 19651192778
G30325Ic / 27c
August 18, 1960
May 13, 1965

Deckscheiben, die bei Radial-Turbomaschinen zum seitlichen Abschluß der von den Schaufeln gebildeten Strömungskanäle dienen, müssen an den Schaufeln befestigt werden. Es ist bekannt, zu diesem Zweck an den Schaufeln Zapfen vorzusehen, die aus einem Stück mit den Schaufeln bestehen, durch entsprechende Öffnungen der Deckscheibe hindurchragen und mit dieser auf der Außenseite vernietet sind. Eine solche Anordnung eignet sich jedoch nicht bei Schaufeln aus Stahl sehr hoher Festigkeit, weil bei einem derartigen Werkstoff durch den Nietvorgang infolge zusätzlicher Verfestigung Spannungsrisse am Übergang des Zapfens zur Schaufel auftreten können. Entsprechendes gilt für eine Befestigung der Deckscheiben durch Anschweißen, weil die normalerweise verwendeten hochfesten Werkstoffe auch dafür wenig geeignet sind.Cover disks, which in radial turbomachines are used to close off the sides of the blades formed by the blades Serving flow channels must be attached to the blades. It is known about this Purpose of providing pegs on the blades that are made in one piece with the blades by means of appropriate Openings of the cover plate protrude and riveted to this on the outside are. However, such an arrangement is not suitable for blades made of very high strength steel, because In the case of such a material, stress cracks are caused by the riveting process as a result of additional hardening can occur at the transition from the pin to the shovel. The same applies to an attachment of the Cover plates by welding, because the high-strength materials normally used for this are also used are not very suitable.

Die Erfindung geht deshalb von der Überlegung aus, daß die Befestigung der Deckscheiben an den Schaufeln zweckmäßig durch besondere Elemente aus einem dafür geeigneten Werkstoff erfolgt. Wenn man, wie es teilweise bei schmalen Vollschaufeln geschieht, die Schaufeln axial durchbohrt und in diese Bohrunggen durchgehende Niete einsetzt, so müssen die Schaufeln eine dafür ausreichende Profilstärke haben. Für hochbeanspruchte Räder wird die Profilstärke mit Rücksicht auf den erforderlichen Nietquerschnitt sehr groß, so daß gegebenenfalls sogar Erleichterungslöcher in den Schaufeln vorgesehen werden müssen. The invention is therefore based on the idea that the attachment of the cover plates to the Shovels expediently done by special elements made of a suitable material. If, As sometimes happens with narrow solid blades, the blades are axially pierced and bored in these holes If continuous rivets are used, the blades must have a sufficient profile thickness. For highly stressed wheels, the profile thickness is determined taking into account the required rivet cross-section very large, so that relief holes may even have to be provided in the blades.

Um auch diese Schwierigkeiten zu beseitigen, geht die Erfindung bezüglich des Befestigens der Deckscheiben durch Vernieten an Laufrädern, insbesondere mit aus dem Vollen herausgearbeiteten Schaufeln von Radial-Turbomaschinen, einen noch anderen Weg. Die Erfindung besteht verfahrensmäßig darin, daß vor dem Herausarbeiten bzw. Bearbeiten der Schaufeln in deren Profilbereich Bohrungen hergestellt werden, deren Durchmesser größer als die endgültige Profilstärke der Schaufeln ist, und daß die in diese Bohrungen eingesetzten, gegen Verdrehen gesicherten und aus nietbarem Werkstoff bestehenden Bolzen beim Herausarbeiten oder Bearbeiten der Schaufeln auf beiden Seiten derselben teilweise mit weggeschnitten werden, während die aus dem Laufrad herausragenden Zapfen der Bolzen in entsprechende Bohrungen der Deckscheibe eingesetzt und mit derselben vernietet werden.In order to eliminate these difficulties too, the invention relates to the fastening of the cover disks by riveting on impellers, especially with blades carved from solid of radial turbo machines, yet another way. In terms of the method, the invention consists in that bores are made in the profile area prior to working out or processing the blades whose diameter is greater than the final profile thickness of the blades, and that the in these holes used, secured against rotation and made of rivetable material Bolts when carving out or processing the blades on both sides of the same partially with are cut away, while the pins protruding from the impeller are inserted into the corresponding pins Holes in the cover disk are used and riveted to the same.

In diesem Zusammenhang kann die Erfindung konstruktionsmäßig derart durchgeführt werden, daß Gewindebolzen in entsprechende Gewindebohrungen im Profilbereich der Schaufeln eingesetzt sind. Die betreffenden Bolzen und Bohrungen können jedochIn this context, the invention can be carried out structurally such that Threaded bolts are inserted into corresponding threaded holes in the profile area of the blades. the concerned bolts and holes can, however

Verfahren und Anordnung zum Befestigen von
Deckscheiben an Laufrädern von
Radial-TurbomaschinenMethod and arrangement for attaching
Cover disks on impellers from
Radial turbo machines

Anmelder:Applicant:

Gutehoffnungshütte Sterkrade Aktiengesellschaft, Oberhausen (RhId.), Lipperfeld 1Gutehoffnungshütte Sterkrade Aktiengesellschaft, Oberhausen (RhId.), Lipperfeld 1

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Ernst Garnjost, Kettwig/Ruhr;Ernst Garnjost, Kettwig / Ruhr;

Ernst Thomann, Oberhausen (Rhld.)-SterkradeErnst Thomann, Oberhausen (Rhld.) - Sterkrade

auch ohne Gewinde ausgeführt werden, wobei dann die Halterung der Bolzen im Laufrad auf andere Weise erfolgt.can also be carried out without thread, in which case the mounting of the bolts in the impeller is transferred to others Way done.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgeführten Befestigung einer Deckscheibe an dem Laufrad eines Radialverdichters beispielsweise im Axialschnitt (Fig. 1) und schau-In the drawing, an embodiment of a fastening carried out according to the invention is a Cover disk on the impeller of a centrifugal compressor, for example in axial section (Fig. 1) and

a5 bildlich (Fig. 2) dargestellt.a5 is shown pictorially (Fig. 2).

In eine als Laufrad 1 eines Radialverdichters dienende Vollscheibe sind vor dem Herausfräsen des Profilbereiches 2 der Schaufehl an der einen Stirnseite Gewindebohrungen 3 hergestellt. In diese Gewindebohrungen sind Gewindebolzen 4 eingesetzt, die einen vorstehenden gewindefreien Zapfen 5 mit kleinerem Durchmesser, z. B. etwa ein Drittel des Gewindebolzendurchmessers, haben. Zur Sicherung jedes Gewindebolzens gegen selbsttätiges Verdrehen ist ein kleiner, in die beiderseitigen Gewindegänge eingreifender Stift 6 vorgesehen.In a serving as impeller 1 of a centrifugal compressor are before the milling out of the Profile area 2 of the Schaufehl on one end face threaded holes 3 made. In these threaded holes threaded bolts 4 are used, which have a protruding thread-free pin 5 with a smaller Diameter, e.g. B. about a third of the threaded bolt diameter. To secure Each threaded bolt against self-rotation is a small one in the threads on both sides engaging pin 6 is provided.

Anschließend erfolgt das Herausarbeiten (z. B. durch Fräsen) des Profilbereiches 2 der Schaufeln, dessen Stärke geringer ist als der Durchmesser der Gewindebolzen 4, so daß diese beiderseits des Profilbereiches teilweise weggeschnitten werden. Von der Gewindeverbindung bleiben deshalb im Querschnitt nur zwei sich gegenüberliegende Kreisbogenabschnitte bestehen, die aber ähnlich wie die sogenannte Tannenbaumverbindung unterschnittener Schaufelfüße eine ausreichende Festigkeit selbst gegen erhebliche axiale Beanspruchungen haben.Then the working out (e.g. by milling) of the profile area 2 of the blades takes place, whose strength is less than the diameter of the threaded bolts 4, so that they are on both sides of the profile area partially cut away. The threaded connection therefore remains in cross-section There are only two opposing circular arc sections, but they are similar to the so-called Christmas tree connection undercut blade roots sufficient strength even against considerable have axial loads.

Die vorstehenden gewindefreien Zapfen 5 werden zum Schluß in an sich bekannter Weise durch entsprechend verteilte und bemessene Öffnungen der Deckscheibe 7 gesteckt und auf deren Außenseite vernietet (vgl. bei 5')·The above thread-free pins 5 are finally in a known manner by accordingly distributed and dimensioned openings of the cover plate 7 inserted and on the outside riveted (cf. at 5 ')

509 569/275509 569/275

Der Vorteil einer derartigen Deckscheibenbefestigung im Sinne der Erfindung besteht darin, daß nicht nur unabhängig von dem Werkstoff des Laufrades Befestigungsbolzen aus einem zum Vernieten geeigneten Werkstoff verwendet werden können, sondern auch der für eine ausreichende Festigkeit der Verbindung zwischen dem Laufrad und den Nietzapfen erforderliche Gewindedurchmesser unabhängig von der Profilstärke der Schaufeln bemessen werden kann.The advantage of such a cover plate attachment within the meaning of the invention is that not only regardless of the material of the impeller, the fastening bolt is made of a suitable rivet Material can be used, but also for sufficient strength of the connection required thread diameter between the impeller and the rivet pin regardless of the Profile thickness of the blades can be measured.

Diese Art der Befestigung ist auch bei Laufrädern anwendbar, deren Schaufeln nicht aus einer Vollscheibe herausarbeitet, sondern in anderer Weise hergestellt werden. Desgleichen ist sie nicht auf Deckscheiben von Radial-Turbomaschinen beschränkt, sondern kommt grundsätzlich auch für die am Umfang der Schaufeln von Axial-Turbomaschinen gegebenenfalls vorgesehenen Deckbänder in Betracht.This type of attachment can also be used for impellers whose blades are not made from a solid disk worked out, but produced in a different way. Likewise, it is not on cover plates limited by radial turbo-machines, but basically also applies to those on the circumference of the blades of axial turbomachines, if necessary, shrouds provided.

Die Gewindebolzen 4 haben im Bereich des Laufrades 1 zweckmäßig einen etwa dreifach größeren Durchmesser als ihre Zapfen 5 im Bereich der Deck- ao scheibe 7.The threaded bolts 4 in the area of the impeller 1 expediently have an approximately three times larger one Diameter than their pin 5 in the area of the deck ao disk 7.

Im breitesten Teil der Schaufeln am Laufradeintritt braucht die Deckscheibe gegebenenfalls nicht in axialer Richtung am Laufrad festgehalten zu werden. Dort kann eine Verbindung genügen, die nur eine Entlastung mit Bezug auf die in den Schaufeln auftretenden Biegebeanspruchungen bringt. Dafür sind zweckmäßig in der Deckscheibe auf dem betreffenden Durchmesser Sacklöcher 8 vorgesehen, in die ein gewindefreier Zapfen entsprechender Gewindebolzen 4' hineinragt. Statt der Gewindebolzen 4' können an den betreffenden Stellen auch gewindelose Bolzen verwendet werden, die von der äußeren Laufradscheibenseite her in durch das ganze Laufrad sich erstreckende Bohrungen und mit diesen fluchtende Sacklöcher der Deckscheibe gesteckt und gegen Herausschieben gesichert werden. Die letztgenannten, mit der Deckscheibe nicht vernieteten Bolzen mit oder ohne Gewinde nehmen nur Scherkräfte an der Trennfläche zwischen der Deckscheibe und den Schaufeln auf.In the widest part of the blades at the impeller inlet, the cover plate may not need to be in to be held on the impeller in the axial direction. There one connection can be sufficient, the only one Brings relief with regard to the bending stresses occurring in the blades. Therefore are expediently provided in the cover plate on the relevant diameter blind holes 8 into which a thread-free pin of corresponding threaded bolt 4 'protrudes. Instead of the threaded bolt 4 'can Threadless bolts can also be used at the relevant points, from the outer impeller disk side into holes extending through the entire impeller and aligned with them Blind holes are inserted in the cover plate and secured against sliding out. The latter, with Bolts with or without thread that are not riveted to the cover disc only absorb shear forces at the interface between the cover disk and the blades.

Claims

Patent claims:

1. Method for attaching the cover disks and the like to impellers, in particular with one Solid disk machined out blades of radial turbo machines, by riveting, thereby characterized in that bores are made in the profile area (2) of the blades before they are worked out or processed whose diameter is greater than the final profile thickness of the blades, and that the inserted into these holes, secured against twisting and made of rivetable material Bolts when carving out or machining the blades on both sides of the same are partially cut away, while the pins protruding from the impeller (1) (5) the bolts are inserted into corresponding holes in the cover plate (7) and riveted to the same will.

2. Cover disk fastening according to the method according to claim 1, characterized in that threaded bolts (4) are inserted into threaded bores (3) in the profile area (2) of the blades and are secured against rotation.

1 sheet of drawings