DE1426846C - Laufer für Strömungsmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Läufer für Strömungs- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfin-

maschincn, dessen Schaufeln und dessen Nabe aus dung sind bei einem Läufer mit mindestens zwei

faserverstärktem Kunststoff bestehen und dessen axial hintereinander angeordneten Schaufelreihen

Schaufeln in Richtung der Schaufellängsachse ver- die Schaufeln dieser beiden Schaufelreihen über

laufende Fasern aufweisen, die sich als Faserbündel 5 weitere Faserbündel miteinander verbunden. Dabei

durch die Nabe des Läufers hindurch im Bereich der kann zweckmäßigerweise abwechselnd jede zweite

Nabe in Kunststoff eingebettet entweder zu einer Schaufel jeder Schaufelreihe miteinander verbunden

diametral gegenüberliegenden Schaufel oder zu zwei sein.

weiteren symmetrisch zu dieser Schaufel ange- Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erordneten, auf der gegenüberliegenden Umfangshälfte io findung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der des Läufers gelegenen Schaufeln erstrecken. Zeichnung zeigt

Ein solcher Läufer ist aus der LJSA.-Patentschrift F i g. 1 eine schematische Darstellung des Verlaufs 2 857 094 bekannt. Bei diesem bekannten Läufer der Faserbündel im Bereich der Nabe,
verlaufen die Faserbündel auf dem kürzest mög- F i g. 2 eine schematische perspektivische Darliehen Wege zwischen den einzelnen Schaufeln im 15 Stellung der Verbindung zweier im axialen Abstand Bereich der Nabenmitte. Wenn die Faserbündel sich angeordneter Schaufelreihen,

dabei jeweils von einer Schaufel nach einer hierzu F i g. 3 eine Abwicklung des Umfangs der mit diametral gegenüberliegenden Schaufel erstrecken, zwei Schaufelreihen ausgestatteten Nabe,
dann sind sie im Mittelabschnitt der Nabe nur so F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Abwicklung weit von der Achse entfernt, wie es das Zentral- 20 in einer anderen Ausführungsform der Faserbefestigungsloch erfordert. Sie zeigen infolgedessen verbindung. . — ■ einen fast geradlinigen Verlauf, während dann, wenn Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Läufer sich die Faserbündel von einer Schaufel zu zwei kann es sich beispielsweise um den Verdichterläufer weiteren symmetrisch zu dieser Schaufel liegenden eines Gasturbinenstrahltriebwerks handeln. Gemäß Schaufeln erstrecken, die Führung exakt geradlinig 35 der schematischen Darstellung nach Fig. 2 bis 4 erfolgt, offenbar in dem Bestreben, die von den weist die Nabe an beiden Stirnseiten je eine Läufer-Schaufeln ausgehenden radialen Zugkräfte über die scheibe 12,13 auf, zwischen denen der Nabenkörper, in Radialrichtung' liegenden Faserbündel unmittelbar bestehend aus faserverstärktem Kunststoff, liegt, zu übertragen. Jede Läuferscheibe 12,13 trägt am Umfang im Ab-

Bei der bekannten Läuferausführung ist von 30 stand zueinander angeordnete Schaufeln 14. Die Nachteil, daß diese geradlinige oder fast geradlinige Schaufeln 14 der Nabenkörper und die Läufer-Führung der Faserbündel über den Nabenteil un- scheiben 12,13 bestehen aus Faserbündeln, die in günstig im Hinblick auf die im Läufer während der Kunststoff gebettet sind.

Drehung auftretenden, in Umfangsrichtung ver- Wie aus F i g. 1 ersichtlich, weist jede Läuferlaufenden Beanspruchungen ist. Durch die infolge 35 scheibe 12,13 und deren Schaufeln 14 eine Vielzahl der Zentrifugalkräfte in die Nabe des Läufers einge- von Fasern 15 (Fig. 2) auf. Die einander entgegenführten Umfangskräfte werden die Faserbündel teil- gesetzten Enden der Fasern verlaufen in die gegenweise sowohl einer Scherbeanspruchung als auch überliegenden Schaufeln 14 in jeweils zwei Fasereiner Druckbeanspruchung unterworfen und nicht strängen 16,17, die im radial äußeren Bereich der nur einer für die Faserbündel günstigen Zug- 40 Nabe kontinuierlich gekrümmt um die Drehachse beanspruchung. des Läufers herum verlaufend angeordnet, sind. Die

Es liegt die Aufgabe vor, unter Vermeidung dieser von den verschiedenen Schaufeln ausgehenden über-

Scher- und Druckbeanspruchungen der Faserbündel einanderliegenden Faserbündel 16, 17 sind dabei

deren hohe Zugfestigkeit zur Aufnahme der in der zweckmäßigerweise, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit-

Läufernabe auftretenden Beanspruchungen voll aus- 45 einander verflochten. Die kontinuierliche Krümmung

zunutzen. der Faserbündel 16,17 hat vorzugsweise die Form

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Kettenlinie, wodurch sich festigkeitsmäßig becinem Läufer der eingangs genannten Bauart da- sonders günstige Verhältnisse ergeben. Bei dem in durch gelöst, daß die Faserbündel im radial äußeren den Fig. 2 bis 4 dargestellten Läufer mit zwei axial Bereich der Nabe kontinuierlich gekrümmt um die 5° hintereinander angeordneten Schaufelreihen 14 sind Drehachse des Läufers herum verlaufend angeordnet die beiden Läuferscheiben 12,13 über weitere Fasersind, bündel 20 miteinander verbunden. Gemäß dem Aus-

Durch diese Anordnung wird vorteilhaft erreicht, führungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Faserbündel daß die Faserbündel den Zugspannungslinien inner- 20 in einem »Scherenspreizen«-Muster angeordnet, halb der Nabe folgen und damit die auftretenden 55 das die Füße der Schaufeln 14 an den Läufer-Belastungen in günstiger Weise aufnehmen, so daß scheiben 12,13 umfaßt. Der Winkel α zwischen bedie Festigkeit des Läufers gegenüber der bekannten nachbarten Schenkeln dieses Musters ist derart geAusbildung beträchtlich erhöht wird oder das Ge- wählt, daß bei der Relativdrehung der Läuferwicht bei gleicher Festigkeit wesentlich vermindert scheiben 12,13 zueinander die Faserbündel dadurch werden kann. . 60 gespannt werden, daß der Winkel α gleich dem

Zwcckmüßigcrwcisc sind die von den einzelnen Winkel ist, bei welchem die größte Spannung auf-

Schaiifeln ausgehenden Faserbündel in den Ab- tritt (Resultierende der Querkraft),

schnitten, in denen sie übereinanderlicgen, mit- Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform

einander verflochten. der Erfindung, wobei die Füße der Schaufeln 14 der

Iline besonders günstige Kraftvjrteilung ergibt 65 Läuferscheiben 12, 13 durch Faserbündel 21 versieh, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführung der bunden sind, die sich vom Fuß einer Schaufel 14 der

KrliiHlunn die kontinuierliche Krümmung der Faser- einen Läuferscheibe nach einer anderen versetzt

I)UIi(IeI die Form einer Kcttenlinie hat. hierzu angeordneten Schaufel der anderen Läufer-

scheibe erstrecken. Die Faserbündel 21 schließen mit den Ebenen der Läuferscheiben 12,13 den Winkel a ein.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Läufer für Strömungsmaschinen, dessen Schaufeln und dessen Nabe aus faserverstärktem Kunststoff bestehen und dessen Schaufeln in Richtung der Schaufellängsachse verlaufende Fasern, aufweisen, die sich als Faserbündel durch die Nabe des Läufers hindurch im Bereich der Nabe in Kunststoff eingebettet entweder zu einer diametral gegenüberliegenden Schaufel oder zu zwei weiteren symmetrisch zu dieser Schaufel angeordneten, auf der gegenüberliegenden Umfangshälfte des Läufers gelegenen Schaufel erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbündel (16, 17) im radial äußeren Bereich der Nabe kontinuierlich gekrümmt um die Drehachse des Läufers herum verlaufend angeordnet sind.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zwischen den Schaufeln erstreckenden Faserbündel (16, 17) miteinander verflochten sind.

3. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Krümmung der Faserbündel (16, 17) die Form einer Kettenlinie hat.

4. Läufer mit mindestens zwei axial hintereinander angeordneten Schaufeireihen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln der beiden Schaufelreihen über weitere Faserbündel (20, 21) miteinander verbunden sind.

5. Läufer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd jede zweite Schaufel jeder Schaufelreihe miteinander verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen