DE2531500B2

DE2531500B2 - Verdichterstator mit einteiligem Gehäuse

Info

Publication number: DE2531500B2
Application number: DE2531500A
Authority: DE
Inventors: Bernard Verviers Heurteux (Belgien)
Original assignee: Shur Lok International SA
Current assignee: Shur Lok International SA
Priority date: 1974-08-21
Filing date: 1975-07-15
Publication date: 1980-01-10
Also published as: GB1501289A; FR2282550A1; SU1087087A3; DE2531500C3; US4014627A; DE2531500A1; CA1035282A; FR2282550B1; IT1041252B

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verdichterstator mit einteiligem Gehäuse und wenigstens einem Kranz von Leitschaufeln, von denen jede mit einem Sockel versehen ist, der unter radialer Anlage

is in einer Ringnut geführt ist, die mit der Innenwandung des Gehäuses einen engeren, radial innenliegenden Abschnitt bildet, wobei die Gesamtheit der Sockel von einem sich radial gegen diese abstützenden Spannorgan umfaßt wird.

Ein Verdichterstator der vorgenannten Art, der den Vorteil hat, daß er keine Stoßfugen aufweist, weil das Gehäuse aus einem Stück gefertigt ist, was die Gefahr der ünrundheit beim Erwärmen des Stators vermeidet, ist aus der britischen Patentschrift No. 5 99 391 bekannt.

Dieser bekannte Verdichterstator weist über seinen Umfang verteilt eine der Anzahl der Schaufeln in einer Stufe entsprechende Anzahl von Durchbrochen auf, über die die Schaufelflügel in das Gehäuseinnere ragen, wenn sie mit ihren Sockeln in einer den Durchbrüchen zugeordneten Ringnut geführt, an dem Gehäuse befestigt werden.

Die hierfür vorgesehene Nut ist nach außen offen und die zu beiden Seiten der Nut gelegenen Gehäuseteile sind lediglich durch axiale Stege verbunden, die notwendigerweise verhältnismäßig schmal sein müssen, damit eine ausreichende Anzahl von Schaufeln über den Gehäuseumfang untergebracht werden können. Daraus ergibt sich für dieses bekannte einteilige Gehäuse ein Verlust an Festigkeit und eine den Schaufeln eiitsprechende Anzahl von Schwachpiinkten.

Aus diesem Grunde ist es bessei j, iine durchgehende äußere Wandung um die Nut vorzusehen, in der die Schaufelsockel untergebracht sind, wie dies bereits bei der deutschen Auslegeschrift 14 03 088 vorgeschlagen worden ist. In diesem Falle ist es jedoch praktisch unmöglich, über ein Fenster in der äußeren Wandung ein die Gesamtheit der Sockel umgebendes elastisches Band einzuführen, weil die Reibung des Bandes an der äußeren Wandung und den Sockeln, um die es gelegt werden soll, zu groß ist.

Darüber hinaus eignet sich — unabhängig von vorstehend geschilderter Schwierigkeit — ein Band nicht für eine genaue und einheitliche radiale Befestigung von Schaufeln an einem Verdichterstator der genannten Art. Ist das Band elastisch, reicht seine Elastizität nicht aus, um die bei bestimmten Anwendungen, wie z. B. Nuklearverdichtern großer Durchmesser, erforderlichen hohen radialen Kräfte zu erzeugen.
Demgegenüber ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, bei einem Verdichterstator mit einteiligem Gehäuse die Befestigung von Schaufeln so zu gestalten, daß das Gehäuse keine Schwachstellen aufweist und jede Schaufel mittels eines Spannorgans mit einer einheitlichen und genau bestimmbaren Kraft an dem Gehäuse befestigt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ringnut, wie an sich bekannt, von einer im wesentlichen durchgehenden äußeren Wandung umgeben ist und mit

dem Äußeren des Gehäuses über wenigstens ein, in der äußeren Wandung ausgebildetes, radiales Fenster in Verbindung steht, so daß ein Schaufelsockel hindurchtreten kann, und daß das Spannorgan von einer Kette gebildet wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kette Rollen aufweist, deren Achsen durch starre Verbindungsglieder miteinander verbunden sind, wobei die Anzahl der Rollen der Kette der Anzahl der Schaufeln in einer Stufe entspricht, so daß jeweils eine Rolle auf einem Sockel aufliegt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Kette ein Spannschloß zugeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines axialen Schnittes eines mit einem erfindungsgemäßen Stator versehenen Verdichters ist,

F i g. 2 eine vergrößerte Teilansicht eines Verdichterstators im Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1,

Fig.3 eine Ansicht des gleichen Stators im Schnitt entlang der gekrümmten Linie 3-3 von F i g. 7, mit einer Teilanordnung,

F i g. 4 eine Leitschaufel des Stators,

Fig.5 eine Teilansicht eines Schnittes entlang der Linie 5-5 von F i g. 3 und

Fig.6 eine Fig.5 entsprechende Ansicht, die die Lage verschiedener Teile des Stators während der Montage zeigt.

Der in Fig. 1 dargestellte Verdichter umfaßt im wesentlichen einen Stator S mit der Achse X-X und einen Rotor R mit gleicher Achse, der sich im Inneren des Stators dreht. Die Welle 1 des Rotors R mit im wesentlichen kegelstumpfförmiger Gestalt lsi in einem J5 strömungsgünstig geformten Endlager 2 drehbar befestig!, das an einem der Enden des Stators S durch ebenfalls strömungsgünstig geformte radiale Arme 3 getragen wird. Die Rotorwelle I trägt eine bestimmte Anzahl von Profilschaufeln 4, die mehrere Gruppen bilden, die jeweils in einer zu der Achse X-X rechtwinkligen Ebene angeordnet sind, wobei jede dieser Gruppen eine Stufe 5 beweglicher Schaufeln bildet.

Der Stator Sumfaßt ein Gehäuse 6, das einen inneren Hohlraum 7 aufweist, in dem der Rotor R untergebracht ist und dessen Wandung 8 zylindrisch, mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet ist. Die profilierten, festen Leitschaufeln 9, die sich nach innen in den Hohlraum 7 bis in die Nähe des Rotors R erstrecken, sind an der Wandung 8 des Gehäuses 6 befestigt. Diese festen Leitschaufeln 9 sind ebenfalls in Stufen 10 angeordnet, die in ihrer Gesamtheit in einer zu der Achse X-X rechtwinkligen Ebene stehen. Die Stufen 10 der festen Leitschaufeln wechseln sich mit den Stufen 5 der beweglichen Schaufeln entlang der Achse X-X ab; jeweils eine Stufe 10 und eine Stufe 5 bilden e'ne Kompressorstufe.

Auf Höhe jeder Stufe 10 der festen Leitschaufeln ist das Gehäuse 6 mit einer umlaufenden Nut 11 versehen, w> die in der Wandung 8 des Hohlraums 7 eingebracht ist. Diese Nut 11 zeig! in der Ansichi des Längsschnittes (Fig. 1, 5 und 6) drei aufeinanderfolgende Abschnitte von unterschiedlicher Weite: einen engen Abschnitt 12, in radialer Richtung der am weitesten innen liegende, der in das Innere des Hohlraums 7 mündet, einen mittleren Abschniit 13 von größerer Weite, und endlich einen Abschnitt 14 mit einer zwischen den beiden vorausgegangenen Abschniiten liegenden Weite, der in radialer Richtung am weitesten außen liegt Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist. steht der Einschnitt 11 mit dem Äußeren den Gehäuses 6 über ein oder mehrere Fensur

15 in Verbindung, das im Querschnitt die Form eines Parallelogramms hat und dessen axiale Abmessung, d. h. parallel zu der Achse X-X, derjenigen des außen liegenden Abschnittes 14 der Nut 11 entspricht Zur Vereinfachung der Beschreibung sei angenommen, daß ein einziges Fenster 15 für jede Stufe vorgesehen ist.

Eine Statorschaufel 9 (Fig.4) besteht aus einem profilierten Schaufelblatt 16, der mit seinem einen Ende an einem Sockel 17 befestigt ist Letzterer hat die allgemeine Form eines Parallelfiachs geringer Höhe, dessen große Seiten 18 leicht gekrümmt sind, wobei der Kürmmungsradius der auf der Seite des Schaufelflügeis

16 gelegenen Fläche 18 demjenigen der Wandung 8 des Gehäuseinnenraumes 7 entspricht

Die beiden kleinen Seitenteile der Fläche 8 des Parallelfiachs, die von dem Schaufelflügel 16 abgewandt sind, sind jeweils mit einem Ansatz 19 versehen, der im Querschnitt rechtwinklig ist und s'.'i über die gesamte Länge dieser Seiten erstreckt, l):: Ansätze 19 verlängern die große Abmessung in der Ebene des Parallelflachs, um dem Sockel 17 eine größere Abmessung über alles zu geben, in einer Ebene die genau mit der axialen Abmessung des Abschnittes 14 der Nut 11 korrespondiert und in gleicher Weise mit der axialen Abmessung des Fensters 15. Die Ansätze 19 legen in gleicher Weise mit den entsprechenden Flächen 20 des Parallelflachs, die einen Abstand voneinander haben, der der Breite des inneren Abschnittes 12 der Ringnut 11 entspricht, eine Schulter 21 fest, deren Form komplementär zu der durch die inneren Abschnitte 12 und 13 der Nut 11 gegebenen Schulter 22 ist. Die Absätze 19 überkragen die Fläche 18 des Parallelflachs, die von dem Schaufelbl&tt 16 abgewandt ist. derart, daß sich ein Sockel 17 ergibt, der im Querschnitt entlang seiner großen Achse U-förmig gestaltet ist. Schließlich ist jeder Ansatz 19 ungefähr in der Mitte seiher dem Schaufelblatt 16 abgewandten Seile mil einem Einschnitt 23 geringer Tiefe von ungefähr rechtwinkligem Querschnitt versehen, mit gleicher Achsebene wie der Sockel 17 und in Längsrichtung gewölbter Basis (F i g, 5 und 6).

Bei zusammengebautem Stator 5 liegen die Sockel 17 in der Nut 11 dicht nebeneinander. Die Schultern 22 dieser Nut 11 und die Schultern 21 des Sockels 17 wirken derart zusammen, daß jede der Leitschaufeln in axialer Richtung festgelegt ist. Die in radialer Richtung außen an den Ansätzen 19 befindlichen Außenseite steht mit der Wandung des außenliegenden Abschnitts 14 der Ringnut 11 in Verbindung (F i g. 5 und 6).

Die Leitschaufein 9 sind in der Ringnut Il mittels eine- Befestigungsvorrichtung festgelegt, die eine Kette 24 mit einstellbarer Spannung und ein elastisches Blättchen 25 für je Je Schaufel 9 umfaßt.

Die Kette 24 setzt sich aus Rollen 26 zusammen, die auf Achsen 27 beweglich gelagert sind, die mittels starrer Verbindungsglieder 28 untereinander in Verbindung stehen. Die Zahl der Rollen 26 entspricht der in einer Stufe vorhandenen Anzahl von Schaufeln,

Die Länge der Kette 24 zwischen den beider. Achsen 27a und 27b der Endrollen 26a und 26ό dieser Kette (Fig. 3) übertrifft geringfügig die erforderliche Länge, um die gesamte Anordnung der in dem Einschnitt lückenlos untergebrachten Sockel 17 zu umfassen. Die beiden Enden der Kette 24 sind durch ein SnannsrhlnR

29 verbunden, das eineil Gewindestift 30 und zwei Gewindehülsen 31a und 3ib umfaßt, von denen jede an einem Ende der Kette 24 befestigt ist. Sicherungsbleche 32 von geeigneter Ausführungsform, die an jedem Gewindeabschnitt des Gewindestiftes 30 angeordnet sind, erlauben die Feststellung der Anordnung mit einem zwischen den beiden Enden der Kette 24 festgelegten Abstand.

Jedes elastische Blättchen 23 hat eine langgestreckte Form mit schmalen Enden 33, so daß sie in die Einschnitte 23 eines Sockels 17 eingreifen können: ebenso weist das Blättchen einen dazwischenliegenden Abschnitt 34 auf, mit einer leichten Einsenkung gegenüber den Enden 33, dessen Breite geringfügig unter derjenigen des Sockels 17 liegt (P" i g. 3).

Die Finden 33 der Blättchen 25 greifen unter die Schultern 35, die von den Abschnitten 13 und 14 der Ringnut 11 gebildet werden, sowie über die gekrümmte R:).<;i<i Hps Einschnitte«; 2.1 Ηρς Snrltrk 17 (F-ig M In unbelastetem Zustand heben sich die mittleren Abschnitte 34 der Blättchen 25 geringfügig von dem Mittelteil des Sockels 17 ab (F ig. 6). Demgegenüber kommt in zusammengebautem Zustand, wenn eine Rolle 26 der Kette 24 in der Mitte dieses mittleren Abschnittes 34 aufliegt und wegen der Elastizität des Blättchens 25, dieser mittlere Abschnitt 34 auf der Außenseite des Sockels 17 zum Anliegen (Fig. 5). Der Anlagedruck hängt wohlgemerkt von der Spannung des Schlosses 29 ab. oder anders ausgedrückt, von dem Abstand der Enden der Kette 24. Diesen kann man jedoch nach Belieben einstellen.

Um die Blättchen 25 in ihrem Sitz einzuführen, ist jede Wandung des Fensters 15 quer zu der Achse X-X mit einer radialen Nut 36 versehen, clic den Durchtritt der Enden 33 dieser Blättchen erlaubt. Die radialen Nuten 36 gehen in den Abehnitt 13 der Nut 11 über eine abgeschrägte Fläche 37 über(F i g. 2).

Der Zusammenbau des vorstehend beschriebenen Stators geschieht wie folgt:

In radialer Richtung wird die erste Schaufel 9 in das Fenster 15 eingeführt und so augerichtet, daß die Einschnitte 23 des Sockels 17 dieser Schaufel in lotrechter Stellung zu diesem Teil durch die radialen Nuten 36 verbreiterten Fensters 15 stehen. Anschließend wird in radialer Richtung ein Blättchen 25 durch diesen Durchlaß eingeführt bis die Enden 33 diese Blättchens in den entsprechenden Einschnitten 23 zi liegen kommt. Im Anschluß daran wird die durch di Schaufel 9 und das Blättchen 25 gebildete Anordnung ir Richtung des Pfeiles f von F i g. 2 derart vorgeschoben daß die Enden des Blättchens 25 mit den abgeschrägter Flächen 37 in Eingriff kommen und sich unter di( Schulter 35 der Nut Il legen, wobei sich das Blättcher 25 aufgrund seiner Eigenelastizität leicht wölbt. Di(

to relative Lage des Blättchens und der Schaufel entsprich dann der in F i g. 6 gezeigten. Anschließend damn wire die Anordnung in Richtung des Pfeiles / weite verschoben, bis sie ihre endgültige Lage auf den Kreisumfang eingenommen hat. woraufhin in entspre

i") chender Weise eine zweite Schaufel und ein /weite¹ Blättchens 25 eingeführt und bis zur Berührung de neuen Anordnung mit ersterer vorgeschoben wird Anschließend werden in nämlicher Weise alle Schaufel· 9 nacheinander eingesetzt, bis der i»ps:imlr I Imfiinp dpi Nut Il mit Schaufeln 17 besetzt ist. wie aus Fig.; hervorgeht. Daraufhin führt man ein Ende der Kelle 2* durch das Fenster 15 ein und schiebt es über den ganzer Umfang des in der Nut Il zwischen der in radialer Richtung äußeren Fläche des Sockels 17 und dei

2^r> äußeren Wandung des Gehäuses 6 freigclassenei Durchgangs hindurch

Wenn diese Arbeit beendet ist, erscheinen die beider Ende¹" der Kette 24 in dem Fenster 15. und es muß run noch der Gewindestift 30 des Spannschlosses X

m eingesetzt werden, den man fortschreitend anzieht derart, daß der mittlere Abschnitt des Blattchens 2ΐ gegen die Außenfläche des Sockels 17 mit der gewünschten Kraft drückt, wie es in F^: i g. 5 dargestellt ist.

Ii Man erkennt, daß die Montage des Stators S be mehreren, über den Umfang einer .Schaufelstufe verteilten Fenster 15 in entsprechender Weise vonstat ten geht, was es ermöglicht, daß die durch diese Fenster eingeführten Schaufeln nur über einen Teil de Statorumfangs verschoben werden müssen.

In entsprechender Abänderung kann jedes F'cnster 15 nach beiden Umfangsrichtungen abgeschrägte F lachen 37 aufweisen, was zusätzlich die Strecke verkleinert über die jede Schaufel verschoben werden muß. um an ihren endgültigen Platz zu gelangen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verdichterstator mit einteiligem Gehäuse und wenigstens einem Kranz von Leitschaufeln, von denen jede mit einem Sockel versehen ist, der unter radialer Anlage in einer Ringnut geführt ist, die mit der Innenwandung des Gehäuses einen engeren, radial innenliegenden Abschnitt bildet, wobei die Gesamtheit der Sockel von einem sich radial gegen diese abstützenden Spannorgan umfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (11), wie an sich bekannt, von einer im wesentlichen durchgehenden äußeren Wandung umgeben ist und mit dem Äußeren des Gehäuses (6) über wenigstens ein, in der äußeren Wandung ausgebildetes, radiales Fenster (15) in Verbindung steht, so daß ein Schaufelsockel (17) hindurchtreten kann, und daß das Spannorgan (24) von einer Kette gebildet wird.

2. Verdichterstator nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette (24) Rollen (26) aufweist, deren Achsen (27) durch starre Verbindungsglieder (28) miteinander verbunden sind.

3. Veruiciilerslalür nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Rollen (26) der Kette (24) der Anzahl der Schaufeln (9) in einer Stufe entspricht, wobei jede Rolle auf einem Sockel (17) aufliegt.

4. Verdichterstator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden (26a, 26b) der Kette (24) durch ein Organ (29) verstellbarer Länge verbunden sind.

5. Verdichterstator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeic' 'iet, daß das Organ (29) ein Spannschloß ist, das einen Gewindestift (30) aufweist, dessen mit Gewinden versehene Enden in eine mit den Enden der Kette (24) fest verbundene und mit einem Sicherungsblech (32) versehene Gewindehülse (31a, 31ft,)eingeschraubt sind.

6. Verdichterstator nach mindestens einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sockel (17) im Grundriß die Gestalt eines Parallelogramms hat, das entlang beider gegenüberliegender Ränder mit einer Überkragung (19) versehen ist, wobei die Kette (24) sich über ein zwischengeschaltetes elastisches Plättchen (25), dessen beide gegenüberliegenden Enden (33) in die Überkragungen eingreifen, auf jedem Sockel abstützt.

7. Verdichterstator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Überkragung (19) mit einem Einschnitt (23) versehen ist, der ein entsprechendes Ende (33) des Plättchens (25) aufnimmt, wobei der mittlere Teil (34) dieses Plättchens in radialer Richtung gegenüber seinen Enden einen Absatz bildet und durch die Kette (24) federnd auf das Mittelstück des Sockels (17) gedrückt wird.

8. Verdichterstator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Einschnitts (23) gewölbt ist.

9. Verdichterstator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (11) und das oder die Fenster (15) die gleiche axiale Abmessung aufweisen, und daß eine umlaufende Auskehlung (13) in jeder Seitenwandung der Ringnut (11) eingebracht ist, wobei die Enden (33) des Plättchens (25) in diese Auskehlungen eingreifen und wobei die radialen Nuten (36) einen Durchlaß für die Enden (33) bilden, die in die Seitenwandungen des oder jedes Fensters (15) quer zu der Achse (X-X) des Gehäuses (6) geführt werden.

10, Verdichterstator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede radiale Nut (36) über eine abgeschrägte Fläche (37) in die entsprechende Auskehlung (13) übergeht.