DE2111995B2 - Strömungsmaschinen-Laufrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strömungsmaschitien-Laufrad mit einer Vielzahl von Laufschaufeln, welche radial außerhalb ihrer in Axialnuten am Außenumfang einer Laufradscheibe eingesetzten Schaufelfüße Fußbandplatten aufweisen, mit einer Vielzahl von bogenförmigen, an ihren radial äußeren Enden an den Fußbandplatten und an ihren radial inneren Enden an der Laufradscheibe lagegesicherten Ringsegmentplatten, welche in Umfangsrichtung einander überlappend derart angeordnet sind, daß sie zusammen zwischen den Fußbandplatten und einem Teil der Laufradscheibe eine Dichtungs-Ringscheibe bilden, und mit mindestens einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Halteelement, welches zur genannten Lagesicherung der Ringsegmentplatten an deren einen Enden in einer, in radialer Richtung offenen Umfangsnut dieser Ringsegmentplatten und der Laufradscheibe eingelegt ist

Ein derartiges Laufrad ist aus der USA.-Patentschrift

Bei dem bekannten Laufrad sind Ringsegmentplatten mit ihren radial inneren Enden an beiden Laufrad-St mseiten vor den Axialfüßen der Laufschaufeln in die

for die Schaufelfüße vorgesehenen Ax alnuten der Uufradscheibe eingesetzt. An ihren radial inneren Enden weisen die Ringsegmentplatten des bekannten Laufrads axial vorstehende Ansätze auf, in denen jeweils radial nach innen offene Umfangsnuten gebildet

sind, weiche zusammen mit sich jeweils in Umfangsrichtung anschließenden, in axialen Vorsp-Tingen der Uufradscheibe gebildeten, ebenfalls radial nach innen offenen Umfangsnuten an den beiden Stirnseiten der Uufradscheibe jeweils eine Ringnut bilden. In diese

• s Ringnut ist ein durcii Stifte lagegesichertes Halteele ment eingesetzt, welches die Ringsegmentplatten und die Schaufelfüße an einem axialen Herausrutschen aus den Axialnuten der Uufradscheibe hindert Die bekannte Anordnung weist den Nachteil auf, dai!

_ao zwischen den Fußteilen der Ringseg-entplatten und der Laufradscheibe undichte Stellen vorhanden sin·-, und eine weitere undichte Stelle zwischen den Fuß bandplatten der Laufschaufeln und den radial äußer.-. Kanten der Ringsegmentplatten auftritt, da diese rad), ι

a₅ äußeren Plattenkanten mit Spiel in Nuten der Ful bandplatten der Laufschaufeln eingesetzt sind. Dr läßt sich bei der bekannten Anordnung nicht verrm.^: den, da genügend Spiel für die Wärmedehnung und d:_ fliehkraftbedingte Dehnung der Ringsegmentplatt.·,

verbleiben muß. Außerdem besteht bei dem bekannte!, Laufrad die Gefahr, daß bei einem Bruch der Siehe rungsstifte oder des Halteelements das Halteelemen herausfallen kann und infolgedessen sowohl die Ring segmentplatten als auch die Schaufelfüße aus der Lauf

radscheibe herausgeschleudert werden können.

Es liegt die Aufgabe vor, ein Laufrad auszubilden, daß eine leckfreie, betriebssichere Anordnung mit möglichst geringem konstruktivem Aufwand erreicht wird. Diese Aufgabe wird bei einem Laufrad der eingangs

angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelösi, daß die Umfangsnut der Ringsegmentplatten und die Um fangsnut der Laufradscheibe mit ihren in radialer Richtung offenen Seiten einander radial gegenüberliegen und zusammen einen im wesentlichen geschlossenen, sich im um das gesamte Laufrad erstreckenden Ringkanal bilden, in welchem das Halteelement untergebracht ist.

Die erfindungsgemäße Lösung weist zahlreiche Vorteile auf. Es erübrigt sich eine komplizierte Herstellung

von besonders geformten Füßen an den Ringsegmentplatten, wie sie bei der bekannten Anordnung vorgesehen sind, und es muß lediglich eine einfache Umfangsnut an einem radialen Ende der Ringsegmentplatten und an der gegenüberliegenden Laufradscheibe herge-

stellt werden. Zur Befestigung der Ringsegmentplatten ist nicht eine Vielzahl von Teilen erforderlich, sondern es genügt ein einziges oder höchstens zwei in Umfangsrichtung durch den Ringkanal verlaufende Halteelemente. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt

sich eine wesentlich bessere Dichtwirkung als beim bekannten Uufrad, wobei die Fliehkräfte und die Gaskräfte zur Verbesserung der Dichtwirkung ausgenützt werden. Wegen der besseren Dichtwirkung reicht es aus, auf einer einzigen Stirnseite der Laufradscheibe Dichtungsplatten vorzusehen. Da das Halteelement durch die Wandungen des Ringkanals gegen Biege- und Scherbeanspruchungen geschützt ist, ist ein Bruch des Halteelements unwahrscheinlich und selbst wenn

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ein Bruch aufträte, könnte das Laufrad nicht explodieren, da das Halteelement nicht aus dem geschlossenen Ringkanal herausfallen kann.

Aus der deutschen Qftenlegungsschrift 1 401 452 ist eine Anordnung mit einer, einen geschlossenen Ring darstellenden Dichtungsplatte bekannt. Selbstverständlich ergibt sich daraus eine optimale Abdichtung, jedoch treten Befestigungsschwierigkeiten auf, da die als ungeteilter Ring ausgebildete Dichtungsplatte nicht in radial offene Nuten der Laufradscheibe oder der FuB-platten eingesetzt werden kann. Bei der eben genannten bekannten Anordnung ist daher die Dichtungsscheibe mit einer Vielzahl von Klauen versehen, die hinter entsprechende Klauen der Laufradscheibe greifen, wenn die Dichtungsplatte zunächst mit ihren Klauen zwischen die Klauen der Laufradscheibe greifend auf die Laufradscheibe aufgesetzt und dann relativ zu dieser verdreht wird. Damit die Dichtungsscheibe nicht wieder herausfallen kann, sind als Drehsicherung Verkeilungsstücke notwendig, und damit diese Ober- ao haupt einsetzbar sind, müssen einige der in regelmäßigen Winkelabständen angeordneten Klauen fehlen. Schließlich müssen noch die Verkeilungsstücke umgebogen werden, so daß die Montage sehr umständlich ist. Obwohl mit dem Gegenstand der deutschen Offen- as legungsschrift 1 401 452 eine optimale Dichtwirkung erzielbar ist, kann diese bekannte Anordnung wegen ihrer Befestigungsprobleme keinen zur Lösung der obengenannten Aufgabe geeigneten Weg zeigen.

Gemäß einer bevorzugten, konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung hat das Halteelement die Form eines im Querschnitt kreisrunden Drahtes. Dieser Draht kann aus zwei Teilen bestehen, von welchen sich jeder innerhalb des Ringkanals im wesentlichen über die halbe Ringkanallänge erstreckt, so daß die Montage erleichtert wird.

Vorzugsweise befindet sich der das Halteelement aufnehmende Ringkanal an den radial inneren Enden der Ringsegmentplatten und die radial äußeren Enden dieser Ringsegmentplaiiten sind in an sich bekannter Weise jeweils in radial nach innen offene Umfangsnuten der Fußbandplatten eingefügt. Das Halteelement braucht dann keine der Fliehkraft unterworfenen Teile zu halten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nächstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Ei stellt dar

F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen Teil eines Laufrads,

F i g. 2 eine Stirnansicht des in F i g. 1 dargestellten Laufrads.

Ein Laufrad 10 der Turbine 3 ist in F i g. 1 dargestellt. Am Umfang einer Laufradscheibe 12 ist ein aus einer Vielzahl von Laufschaufeln 11 gebildeter Schaufelkranz angebracht. Die Laufschaufeln weisen beispielsweise übliche Axialfööe 13 auf, die in entsprechende Axialnuten am Umfang der Laufradscheibe 12 eingesetzt sind

Die Laufschaufeln sind jeweils mit einer Fußbandplatte 15 versehen, welche eine in Umfangsrichtung verlaufende, radial nach innen offene Umfangsnut 16 aufweist. An der in Strömungsrichtung hinteren Laufradstimseite ist eine aus einer Anzahl von Ringsegmentplatten 20 zusammengesetzte Dichtungs-Ringscheibe angeordnet, die sich radial zwischen dem Laufradscheibenumfang und den Fußbandplatten erstreckt und die Zwischenräume zwischen den Schaufelfüßen abdichtet

Die Ringsegmentplatten 20 sind mit ihren radial äußeren Enden in die Umfangsnut 16 der Fußbandplatten 15 eingesetzt und weisen an ihre.'. >. adial inneren Enden jeweils eine im Querschnitt halbrunde Umfangsnut 21 auf. Die Laufradscheibe 12 ist ebenfalls mit einer im Querschnitt halbrunden Umfangsnut 17 versehen, welche den Nuten 21 der Ringsegmentplatten 20 gegenüberliegt, so daß ein Ringkanal zur Aufnahme eines als Halteelement 22 dienenden, im Querschnitt kreisrunden Drahtes gebildet ist.

Die F i g. 2 zeigt die Dichtungs-Ringscheibe in zusammengesetztem Zustand, wobei die Schaufeln nicht dargestellt sind. Wie aus F i g. 2 ersich'lich ist, überlappen sich die Ränder 23 der einander benachbarten Ringsegmentplatten 20, wobei diese Ränder jeweils nur die halbe Plattendicke aufweisen. Damit eine ungehinderte Wärmedehnung möglich ist, sind zwischen den einander benachbarten Ringsegmentplatten 20 Stoßfugen 24 vorgesehen.

Das Halteelement 22 besteht aus zwei Teürn, die sich jeweils um den halben Umfang erstrecken. Die Laufradscheibe 12 ist an einander diametral gegenüberliegenden Stellen mit Ausnehmungen 25 versehen, an welchen die Halteelementteile in den Ringkanal eingeführt werden können. Nach dem Einsetzen des Halteelements 22 ist der Schaufelkranz und die Dichtungs-Ringscheibe gegen axiale Verschiebung gesichert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. 2 Ul 995

   Patentansprüche:

   t. Strömungsmaschinen-Laufrad mit einer Vielzahl von Uufschaufeln, weiche radial außerhalb ihrer in Axialnuten am Außenumfeng einer Uufradscheibe eingesetzten Schaufelfüße Fußbandplatlen aufweisen, mit einer Vielzahl von bogenförmigen, an ihren radial äußeren Enden an den Fußbandplatten und an ihren radial inneren Enden an der Uufradscheibe lagegesicherten Ringsegmentplatten, welche in Umfangsrichtung einander überlappend derart angeordnet sind, daß sie zusammen zwischen den Fußbandplatten und einem Teil der Uufradscheibe eine Dicbtungs-Ringscheibe bilden, und mit mindestens einem sich in Umfangsrichtung erstrekkenden Halteelement, welches zur genannten Lagesicherung der Ringsegmentplatten an deren einen Enden in einer, in radialer Richtung offenen Umfangsnut dieser Ringsegmentplatten und der Laufradscheibe eingelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (21) der Ringsegmentplatten (20) und die Umfangsnut (17) der Uufradscheibe (12) mit ihren in radialer Richtung offenen Seiten einander radial gegenüberliegen und zusammen einen im wesentlichen geschlossenen, sich um das gesamte Laufrad erstreckenden Ringkanal bilden, in welchem das Halteelement (22) untergebracht ist
2. 2. Strömungsmaschinen-Laufrad nach Anspruch

   1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (22) die Form eines im Querschnitt kreisrunden Drahtes hat.
3. 3. Strömungsmaschintn-Lau'rad nach Anspruch

   2, dadurch gekennzeichnet, daü das Halteelement (22) aus zwei Drahtteilen besteht, von welchen sich jeder innerhalb des Ringkanals (17, 21) im wesentlichen über die halbe Ringkanallängc erstreckt.
4. 4. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der das Halteelement (22) aufnehmende Ringkanal (17, 21) an den radial inneren Enden der Ringsegmentplatten (20) befindet und daß die radial äußeren Enden dieser Ringsegmentplatten in an sich bekannter Weise jeweils in radial nach innen offene Umfangsnuten (16) der Fußbandplatten (15) eingefügt sind.