DE2111995C3 - Strömungsmaschinen-Laufrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strömungsmaschinen-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 FußbandplatUin 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

3 137 478 bekannt

Bei dem bekannten Laufrad sind Ringsegmentplatten mit ihren radial inneren Enden an beiden Laufrad-Stirnseiten vor den Axialfüßen der Laufschaufeln in die für die Schaufelfüße vorgesehenen Axialnuten der Laufradscheibe 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

ίο sind, welche zusammen mit sich jeweils in Umfangsrichtung anschließenden, in axialen Vorsprüngen der Laufradscheibe gebildeten, ebenfalls radial nach innen offenen Umfangsnuten an den beiden Stirnseiten der Laufradscheibe jeweils eine Ringnut bilden. In diese

Ringnut ist ein durch Stifte lagegesichertes Halteelement eingesetzt, welches die Ringsegmentplatten und die Schaufelfüße an einem axialen Herausrutschen aus den Axialnuten der Laufradscheibe hindert
Die bekannte Anordnung weist den Nachteil auf, daß zwischen den Fußteilen der Ringsegmentplatten und der Laufradscheibe undichte Stellen vorhanden sind und eine weitere undichte Stelle zwischen den Fußbandplatten der Laufschaufeln und den radial äußeren Kanten der Ringsegmentplatten auftritt, da diese radial

»5 äußeren Plattenkanten mit Spiel in Nuten der Fußbandplatten der Laufschaufeln eingesetzt sind. Dies läßt sich bei der bekannten Anordnung nicht vermeiden, da genügend Spiel für die Wärmedehnung und die fliehkraftbedingte Dehnung der Ringsegmentplatten verbleiben muß. Außerdem besteht bei dem bekannten Laufrad die Gefahr, daß bei einem Bruch der Sicherungsstifte oder des Halteelements das Halteelement herausfallen kann und infolgedessen sowohl die Ringsegmentplatten 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 gelöst, daß die Umfangsnut der Ringsegmentplatten und die Umfangsnut 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 Halieelernent 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 hergestellt 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

6u sich eine wesentlich bessere Dichtwirkung als beim bekannten Laufrad, 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

MJ.

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

Aus der deutschen Offenlegungsschritt 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 Fußplatten 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 ais Drehsicherung Verkeilungsstücke notwendig, und damit diese überhaupt 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 Offenlegungsschrift 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 vesentlichen über die halbe Ringkanallänge erstreckt, so daß die Montage erleichtert wird.

Vorzugsweise befindet sich der das Halteelemeni aufnehmende Ringkanal an den radial inneren Enden der Ringsegmentplatten und die radial äußeren Enden dieser Ringsegmentplatten 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 vird nächstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es 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 Axialfüße 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 Laufradstirnseite 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 Schaufeifüßen abdichtet.

Die Ringsegmentplatten 20 sind mit ihren radial äußeren Enden in die Umfangsnut 16 der Fußbandplatten 15 eingesetzt und weisen an ihren radial 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 ersichtlich 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 Teilen, 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)

Patentansprüche:

1. Strömungsmaschinen-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 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 Laufradscheibe (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. Strömungsmaschinen-Laufrad nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, aaß das Halteelement (22) die Form eines im Querschnitt kreisrunden Drahtes hat.

3. Strömungsmaschinen-Laufrad nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (22) aus zwei Drahtteilen besteht, von welchen sich jeder innerhalb des Ringkanals (17, 21) im wesentlichen über die halbe Ringkanallänge erstreckt.

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.