DE2027861C3 - Scheibenförmiges Laufrad fur hoch tourige Axialturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein scheibenförmiges Laufrad für hochtourige Axialturbinen, mit einer Innenscheibe, welche über Radspeichen, die mit der Innenscheibe einstückig sind, mit einem ringförmigen Radkranz verbunden ist, und mit elastischen Gliedern zur Aufnahme unterschiedlicher Radialdehnungen zwischen Innenscheibe und Radkranz.

Ein derartiges Laufrad ist aus der deutschen Patentschrift 898 226 bekannt.

Bei diesem bekannten Laufrad sind die radial gerichteten Radspeichen mit einem zylindrischen Metallkörper verbunden, der seinerseits unter Einhaltung eines Radialabstandes mit einem koaxial angeordneten Radkranz verbunden ist, in dem die Laufschaufeln eingesetzt sind. Die Radspeichen sind dabei sowohl mit der Innenscheibe als auch mit dem als elastisches Zwischenglied wirkenden Zylinder einstückig verbunden. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie relativ schwer ist und für hochtourig umlaufende Axialturbinen mit hohen Betriebstemperaturen wenig geeignet ist.

Es liegt die Aufgabe vor, ein leicht gebautes Turbinenrad zu schaffen, welches für den Betrieb mit hohen Temperaturen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Laufrad der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

a) Die elastischen Glieder sind durch die zur Radialrichtung schräg angeordneten Radspeichen gebildet, die an ihren radial äußeren Enden einstückig mit dem Radkranz verbunden sind;

b) der Radkranz ist mehrfach durch durchgehende Radialschiitze in Umfangsrichtung unterteilt;

c) am Außenumfang des Radkranzes sind in Umfangsrichtung verlaufende, zweiteilige, in sich

geschlossene Bandagen aus gewickelten Boroder Kohlefasern vorgesehen, die auch der radialen Festlegung der Laufschaufeln im Radkranz dienen.

Es ist zwar bekannt, bei Axiallaufrädern Radspeichen schräg zur Radialrichtung anzuordnen, um dadurch elastische Glieder zu schaffen, welche zur Aufnahme unterschiedlicher Radialdehnungen im Lauf-

is rad geeignet sind (deutsche Patentschrift 236 849, USA.-Patentschrift 1326 869). Hierbei handelt es sich jedoch um besonders schwere Konstruktionen des Laufrades, die für den modernen Turbinenbau nicht geeignet sind.

ao Es ist auch bekannt, den Radkranz von Laufrädern mehrfach durch durchgehende Radialschlitze in Umfangsrichtung zu unterteilen (USA.-Patentschrift 2836 392). Bei dieser Lösung sind jedoch keine Maßnahmen vorgesehen, mit denen das Laufrad

as trotz der Unterteilung des Radkranzes in Umfangsrichtung die notwendige Stabilität hat.

Schließlich ist es bekannt, Laufräder in ihrer Gesamtheit aus faserverstärktem Kunststoff herzustellen, wobei einige dieser Fasern in Umfangsrichtung

verlaufende Bandagen sind (deutsche Offenlegungsschrift 1810 915). Diese Laufräder sind jedoch nur für relativ niedrige Betriebstemperaturen geeignet. Es ist zwar im Zusammenhang mit der Verwendung von Kunststoffasern bei Laufrädern auch bekanntgeworden, in Verbindung mit einem Laufrad aus Metall Kohlefasern lediglich zu Bandagen für die Befestigung der Laufschaufeln im Radkranz zu verwenden (britische Patentschrift 1 170593), jedoch gibt diese bekannte Lösung keinen Hinweis auf den übrigen Aufbau eines Laufrades.

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist demgegenüber ein Laufrad aufgezeigt, das relativ leicht ausgeführt seir kann und insbesondere infolge der vorgesehenen Bandagen die für besonders hohe

Drehzahlen geeignete Festigkeit hat.

In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Bor- oder Kohlefasern der Bandagen in eine wärmebeständige Matrix eingebevtet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Laufrad in einem Schnitt durch die Drehachse und

F i g. 2 ausschnittsweise die Ansicht II des etwas geänderten Laufrades gemäß F i g. 1.

Das Laufrad weist eine Innenscheibe 4 auf, an die sich radial nach außen schräggestellte Radspeichen 3 anschließen, die die Innenscheibe 4 mit einem Radkranz 2 des Laufrades verbinden. An seinem Außenumfang ist der Radkranz 2 mit einer Umfangsnut 21 versehen, in der mit Hammerkopffüßen 5 a ausgestattete Laufschaufeln 5 aufgereiht sind. Erfindungsgemäß werden die Laufschaufeln 5 von faserverstärkten Bandagen 1, die den äußeren Umfang des Radkranzes umschließen, in dem Laufrad radial gehalten. Die Bandagen 1 bestehen aus Bor- oder Kohlefasern, die in eine wärmebeständige Metallmatrix eingebettet sind. Die faserverstärkten Bandagen 1 kön-

und die

nen durch einen Blechmantel la gegen äußere Beschädigungen geschützt sein. Die axialen öffnungen 9 in dem Laufrad, die zwischen den einzelnen Radspeichen 3 entstehen, sind mit Abdeckplatten 6 verdeckt, um einen Druckausgleich zwischen den 5 Bei hoher beiden Seiten des Laufrades zu verhindern. sprechenden l angenua«H"""-"-o--

In Fig.2 ist die Schrägstellung der Radspeichen3 <"■=·'· rt*r Ri · " ~ - "«"crmizes* gegen die Radialrichtung des Laufrades ;u sehen. Der Radkranz 2 des Laufrades ist mehrfach durch Radialschlitze geteilt Dieses Laufrad unterscheidet ι sich von dem Laufrad gemäß F i g. 1 dadurch, daß mehrere Laufschaufeln 5 zu Schaufelabschnitten zu-

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Scheibenförmiges Laufrad für hochtourige Axialturbinen, mit einer Innenscheibe, welche über Radspeichen, die mit der Innenscheibe einstückig sind, mit einem ringförmigen Radkranz verbunden ist, und mit elastischen Gliedern zur Aufnahme unterschiedlicher Radialdehnungen zwischen Innenscheibe und Radkranz, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die elastischen Glieder sind durch die zur Radialrichtung schräg angeordneten Radspeichen (3) gebildet, die an ihren radial äußeren Enden einstückig mit dem Radkranz (2) verbunden sind;

b) der Radkranz (2) ist mehrfach durch durchgehende Radialschlitze in Umfangsrichtung unterteilt;

c) am Außenumfang des Radkranzes (2) sind in Umfangsrichtung verlaufende, zweiteilige, in sich geschlossene Bandagen (1) aus gewickelten Bor- oder Kohlefasern vorgesehen, die auch der radialen Festlegung der Laufschaufeln (5) im Radkranz (2) dienen.

2. Scheibenförmiges Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bor- oder Kohlefasern der Bandagen (1) in einer wärmebeständigen Matrix eingebettet sind.