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Hydraulische Spannvorrichtung für Rotoren Die Erfindung bezieht sich
auf eine hydraulische Spannvorrichtung zum Befestigen eines scheibenförmigen Rotors
mit Innenkeilnuten auf der Welle einer Auswuchtmaschine.
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Das Problem der Befestigung solcher Rotorscheiben auf der Welle einer
Auswuchtmaschine tritt insbesondere bei der Herstellung von Gasturbinenstrahltriebwerken
auf, bei denen die Verdichter- und Turbinenstufen, die im Betrieb einer hohen Drehzahl
ausgesetzt sind, genau ausgewuchtet sein müssen.
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Solche Rotorscheiben sind mit Innenkeilnuten ausgestattet, die auf
Außenkeilen der Triebwerkshauptwelle sitzen. Wenn nun die Welle der Auswuchtmaschine
mit den Außenkeilen der Triebwerkswelle entsprechenden Keilen versehen wird, besteht
beim Auswuchten der Rotorscheiben die Gefahr, daß die Innenkeilnuten des Rotors
oder die Außenkeile der Auswuchtvorrichtung beschädigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung zu
schaffen, mit welcher die Rotorscheiben von Turbinen oder Kompressoren lösbar auf
der Welle einer Auswuchtmaschine schnell und einfach, aber gleichzeitig sicher festgelegt
werden können, ohne daß eine Beschädigung der zum Aufsetzen auf die Arbeitswelle
erforderlichen Keile zu befürchten ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein auf
die Welle gesetzter Befestigungsflansch für den Rotor an seiner zylindrischen Außenfläche
einen dehnbaren Kupplungsring aufweist, der mit Außenkeilen versehen ist, die durch
hydraulische Mittel in die Innenkeilnuten des Rotors gepreßt werden.
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Durch diesen dehnbaren Kupplungsring wird ein leichtes zügiges Einpassen
und Ineinandergreifen der Keile in den Nuten gewährleistet, wobei trotzdem in gespreizter
Stellung des Kupplungsringes der erforderliche Festsitz gewährleistet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Anordnung
derart getroffen, daß eine Ringnut in der zylindrischen Außenfläche des Befestigungsflansches
vorgesehen ist, daß der dehnbare Kupplungsring diese Nut übergreift und daß die
Außenkeile des Kupplungsringes bei Zufuhr von Druckmittel in die Ringnut in die
Innenkeilnuten des Rotors gepreßt werden.
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Der Befestigungsflansch ist dabei zweckmäßigerweise in seiner der
Welle zugekehrten Innenfläche ebenfalls mit Ringnuten versehen, in denen druckmittelbetätigte
Spannringe liegen, die der festen Verbindung des Flansches mit der Welle dienen.
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Zur Erzeugung des Spanndruckes für den Kupp-
lungsring und die Spannringe
in den Ringnuten sind vorzugsweise getrennte Schraubenpumpen bekannt.
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Die Verwendung von Schraubenpumpen zur Erzielung eines Stelldruckes
ist zwar bei einer hydraulischen Spannvorrichtung an sich bekannt, jedoch handelt
es sich in dem bekannten Fall um eine Spannvorrichtung für Werkstücke bei deren
Bearbeitung, z. B. beim Schleifen. Mit dem Problem des formschlüssigen Ineinandergreifens
einer Welle mit auf ihr sitzender Rotorscheibe befaßt sich die bekannte Anordnung
nicht.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung
näher erläutert.
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Fig. 1 ist ein Seitenriß einer erfindungsgemäßen Auswuchtungsvorrichtung,
und F i g. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.
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Die Vorrichtung zum statischen Auswuchten von Scheiben für Turbinenläufer
oder Verdichterläufer eines Gasturbinenstrahltriebwerks umfaßt einen Befestigungsflansch
10 mit einem Hülsenteil 11 und einem Ringteil 12.
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Der Ringteil 12 des Flansches 10 hat eine äußere zylindrische Fläche
13, auf welcher ein Kupplungsring 14 mit Außenkeilen 15 angeordnet ist. Der mit
Außenkeilen ausgestattete Teil 14 kann sich in begrenztem Maß in radialer Richtung
ausdehnen.
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Der Hülsenteilll hat eine innere Oberfläche 16 mit zwei im Abstand
angeordneten ringförmigen
Nuten 17. In diesem Hülsenteil 11 sind
an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen zwei Schraubenpumpen 20 mit je einer
Kammer 21 angeordnet, wobei jede dieser Kammern 21 mit der Ringnut 17 über hydraulische
Leitungen 22 kommuniziert.
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In jeder Kammer 21 befindet sich ein Schraubkolben23, der gegen oder
von einem Anschlag 24 weggeschraubt werden kann.
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In jeder Ringnut 17 befindet sich ein elastischer Spannring 25, der
eine äußere Schicht 26 aus Gummi und eine innere Schicht 27 umfaßt, die beispielsweise
aus Nylon bestehen kann und dazu dient, zu verhindern, daß die Ringschicht 26 aus
der Ringnut 17 herausfällt. Die Kammer 21 und die hydraulischen Leitungen 22 sind
mit öl gefüllt, und beim Einschrauben der Schraubkolben 23 wird der elastische Spannring
25 an diametral gegenüberliegenden Stellen mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt
und in festen Eingriff mit einer Hülse 30 der Welle einer nichtdargestellten Auswuchtvorrichtung
gebracht.
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Im Hülsenteil 11 befinden sich an -diametral gegenüberliegenden Stellen
noch zwei Schraubenpumpen 31 mit je einer Kammer 32, die mit einer Leitung 33 kommuniziert.
Jede Leitung 33 kommuniziert mit einer Ringnut 34 in der äußeren zylindrischen Oberfläche
13 des Ringflanschteils 12.
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In der Ringnut 34 befindet sich ein elastischer Spannring 35, der
ebenfalls eine innere Schicht 36 aus Gummi und eine äußere Schicht 37, beispielsweise
aus Nylon, hat, die dazu dient, das Herausfallen der inneren Schicht 36 aus der
Ringnut 34 zu verhindern.
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Die Kammern 32 und Leitungen 33 sind mit öl gefüllt, und in jeder
Kammer 32 befindet sich ein Schraubkolben L84B, der gegen einen Endanschlag oder
von diesem hinweggeschraubt werden kann.
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Wenn diese Schraubkolben 40 gegen ihre Anschläge 41 eingeschraubt
werden, beaufschlagt ein hydraulischer Druck diametral gegenüberliegende Stellen
des elastischen Spannrings 35. Es kommt daher zu einer begrenzten radialen Ausdehnung
des mit Außenkeilen versehenen Kupplungsringes 14, indem dessen Innenfläche diesem
hydraulischen Druck an den diametral gegenüberliegenden Stellen -ausgesetzt wird.
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Wenn beim Betrieb eine mit Innenkeilnuten 43 versehene Turbinenrotor-
oder Verdichterrotorscheibe 42 statisch ausgewuchtet werden soll, wird der Befestigungsflansch
10 zunächst in seiner Stellung auf dem Hülsenteil 30 gesichert, indem die Schraubkolben
23 gegen ihre Anschläge 24 zu eingeschraubt werden.
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Dann werden die Schraubkolben 40 soweit wie möglich von ihren Anschlägen
41 abgeschraubt, und die Keilnuten 43 werden zwischen die Keile 15 eingeschoben,
wobei diese Keile 15, 43 ineinander einen losen Sitz haben.
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Einer der beiden Schraubkolben 40 (im folgenden der »erste Schraubkolben
40«) wird nun eingeschraubt, bis er an seinem Anschlag 41 anliegt. Dann
wird der
andere Schraubkolben 40 nach innen gegen seinen Anschlag 41 geschraubt, bis die
Keile 15, 43 Festpassung haben. In dieser Stellung kann die Scheibe 42 statisch
ausgewuchtet werden.
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Zum Abbauen der Scheibe 42 muß nur der erste Schraubkolben 40 soweit
wie möglich von seinem Anschlag 41 abgeschraubt werden. Wenn es daher später notwendig
sein sollte, den mit Außenkeilen versehenen Kupplungsring 14 wieder genau in die
Lage zu bringen, die er während des vorangehenden Auswuchtvorganges einnahm, muß
der erste Schraubkolben 40 nur wieder fest gegen seinen Anschlag 41 eingeschraubt
werden.
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Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Auswuchtvorrichtung wird
der mit Außenkeilen versehene Kupplungsring 14 zunächst durch Einschrauben der beiden
Schraubkolben 40 gegen ihre Anschläge 41 ausgedehnt, und die Keile 15 werden dann
auf Maß zugeschliffen. Nach dem Schleifen werden beide Schraubkolben 40 von ihren
Anschlägen 41 zurückgeschraubt, und die Auswuchtvorrichtung ist nun gebrauchsfertig.