DE2631169C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufrad für eine Strömungsar­ beitsmaschine für Gase. Ein derartiges Laufrad ist aus der US-PS 31 69 582 bekannt.

Es ist zur Zeit auf dem Gebiet der Triebwerke üblich, alle La­ geranordnungen einzeln in getrennte Vertiefungen oder Aussparungen einzusetzen, welche in der Gebläsescheibe durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden. Die spanabhebende Bearbeitung der einzelnen vertieften Lagersitze erfordert einen getrennten Bearbeitungsgang und eine entsprechende Indexierung für jeden Lagersitz, da jeder Lagersitz als Einzelsitz mit Abstand von allen anderen Lagersitzen ausgebildet ist. Die spanabhebende Bearbeitung der vertieften Einzelsitze wird noch dadurch komplizierter, daß die räumliche Form der Scheibe den Zugang des Schnittwerkzeuges zu der Lagersitzfläche behindert, so daß die konventionellen Bearbeitungsmaschinen mit Geradan­ trieb nicht benutzt werden können. Es müssen vielmehr für das Bohren und für den Planschnitt Maschinen mit rechtwink­ lig umgelenkten Antrieb verwendet werden. Infolge dieser zusätz­ lichen komplizierten Arbeitsgänge ist die Herstellung von Lager­ sitzen zeitraubend und erfordert kostspielige Maschinen, ein hohes Maß an Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals und eine umfangreiche Qualitätsprüfung für jede einzelne Vertiefung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Laufrad der eingangs genann­ ten Art so auszugestalten, daß die Sitzflächen für die Lager­ laufringe einfach und kostengünstig hergestellt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gemäß dem Patentanspruch gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesonde­ re darin, daß die Sitzflächen gemeinsam als eine kontinuierli­ che Drehfläche mit einem Schneidwerkzeug ausgeführt werden, das eine Drehachse koaxial zur Drehachse der Gebläsescheibe besitzt. Während bisher eine rechtwinklig abgelenkte Antriebsverbindung zwischen dem Werkzeug und der Hauptantriebswelle der Maschine benötigt wurde, wird durch die Erfindung ein solcher Mechanis­ mus nicht mehr benötigt. Daher kann die maschinelle Herstellung der Sitzfläche gemäß der Erfindung mit bedeutend einfacheren und weniger kostspieligen Anlagen erreicht werden. Schließ­ lich mußte bisher jeder Lagersitz einzeln bearbeitet werden, und dies erfordert eine Vielzahl von Schneidwerkzeugen oder alternativ eine Weiterführung des Schneidwerkzeuges von einem Lagersitz zum nächsten. Diese zeitraubende Arbeitsfolge bei der maschinellen Bearbeitung wird durch die Erfindung vermieden, welche eine einzige Sitzfläche für alle Lageranordnungen vor­ sieht, die in einem Arbeitsgang hergestellt werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Gebläse­ scheibe mit einer Laufschaufel, die in ihrer Befestigung an dem Flansch der Scheibe gezeigt ist, wobei die Lage der anderen Lauf­ schaufeln durch Mittenlinien angedeutet ist.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, für eine drehbare Gebläselaufschaufel, die in dem Flansch als Aus­ führungsform der Erfindung befestigt ist.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Segmentes der Gebläsescheibe und zeigt die Lagersitzanordnung als Aus­ führungsform der Erfindung.

Das Laufrad gemäß den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausfüh­ rungsbeispielen der Erfindung ist gut geeignet für eine Ver­ wendung in einem Kerntriebwerk eines Gebläse-Gasturbinentrieb­ werks (Mantelstromtriebwerk). Es kann jedoch auch in Verbindung mit Laufschaufeln eines anderen Triebwerks verwendet werden.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung 40 mit einer Gebläsescheibe 42, Gebläselaufschaufeln 44 (von denen nur eine gezeigt wird, wo­ bei die Lage der übrigen Laufschaufeln durch Mittenlinien an­ gedeutet ist), mehreren Lageranordnungen 46, mehreren Befesti­ gungseinrichtungen 48 für einzelne Laufschaufeln und Antriebs­ kegelrädern 49. Jede Gebläselaufschaufel 44 ist einer radialen Öffnung 50 von einer Vielzahl solcher Öffnungen in der Gebläse­ scheibe 42 zugeordnet und ist zur Drehung in dieser Öffnung in der noch nachstehend beschriebenen Weise gehaltert. Die Ge­ bläsescheibe 42 ist an einer Antriebswelle (nicht gezeigt) mit Hilfe von konventionellen Einrichtungen im Zusammenwirken mit Befestigungsbohrungen 52 befestigt, wodurch die Gebläsescheibe 42 einen Drehantrieb um eine erste Achse X-X zur Erzeugung von Schubleistung erhält.

Die Gebläsescheibe 42 besitzt einen konischen Nabenteil 54 mit einem axial und in Umfangsrichtung verlaufenden, einstückig mit derselben verbundenen kreisringförmigen Befestigungsring oder Flansch 56 (beide Teile sind besser ersichtlich aus der Fig. 3). In Fig. 3 ist eine Gebläsescheibe dargestellt; es kön­ nen jedoch auch andere Einrichtungen, beispielsweise eine zylin­ drische Trommel, als Träger für die Gebläselaufschaufeln 44 ver­ wendet werden. In der dargestellten Ausführungsform sind die Öffnungen 50 in dem Flansch 56 mit gleichem Abstand um den Umfang angeordnet. Dabei besteht jede Öffnung 50 aus einer Reihe von Teilen 58 mit fortschreitend abgestuftem Durchmesser, die so angeordnet sind, daß der Durchmesser der Öffnung 50 radial nach innen ab­ nimmt. Der Flansch 56 enthält eine radial nach innen weisende und in Umfangsrichtung und axial verlaufende Sitzfläche 60, auf der jede einzelne, jeder Gebläselaufschaufel 44 zugeordnete Lageranordnung aufsitzt. Die Sitzfläche 60 verläuft praktisch kontinuierlich um den inneren Umfang des Flansches 56, wobei die Öffnungen 50 die einzigen Unterbrechungen bilden.

Jede Gebläselaufschaufel 44 enthält einen profilförmigen Teil 62 mit einem Schaft 64, der zum Einsetzen in und durch eine der Öffnungen 50 in der Gebläsescheibe 52 eingerichtet ist. Der Schaft 64 enthält einen vergrößerten allgemein zylindrischen Teil 66 und einen kleineren, allgemein zylindrischen Teil 68. In der Nähe seines radial am weitesten innen liegenden Endes sind für einen noch nachstehend erläuterten Zweck in dem zylin­ drischen Teil 68 Gewindegänge gebildet. Zwischen dem vergrößerten zylindrischen Teil 66 und dem Gewinde 70 besteht der zylindrische Teil 68 aus einer Reihe von Segmenten 72 mit abgestuftem Durch­ messer, die so angeordnet sind, daß sich der Durchmesser des zylindrischen Teils 68 in Richtung radial nach innen verkleinert. Die Segmente 72 sind eingerichtet zum passenden Eingriff mit den Teilen 58 mit abgestuftem Durchmesser in der Öffnung 50, wodurch eine Lagerung oder Halterung der Laufschaufel 44 auf der Gebläse­ scheibe 42 bewirkt wird.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß sich die Gebläselaufschaufeln 44 in und durch Öffnungen 50 in einer solchen Weise erstrecken, daß sich der vergrößerte zylindrische Teil 66 radial außerhalb des Flansches 56 befindet und ein Teil des kleineren zylindrischen Teils 68 radial innerhalb des Flan­ sches 56 angeordnet ist. Radial innerhalb des Flansches 56 wirkt das zylindrische Teil 68 mit der Lageranordnung 46, dem Antriebs­ kegelzahnrad 49 und einer Mutter 74 in einer solchen Weise zu­ sammen, daß sich eine Festlegung der Laufschaufel 44 in der Öffnung 50 und eine Drehung der Laufschaufel 44 in der Öffnung 50 während der Einstellung der Steigung oder des Anstellwinkels des Tragflügelprofilteils 62 ergibt. Insbesondere umfaßt die Lageranordnung 46 einen kreisringförmigen radial äußeren Lauf­ ring 76, einen kreisringförmigen radial inneren Laufring 78 und Lagerelemente 80 und umschließt und ist in Eingriff mit dem zylindrischen Teil 68 des Schaftes 64. Die Lageranordnung 46 mit den Laufringen 76 und 78 sind rund und koaxial zu der Y-Y Achse. Der äußere Laufring 76 ist lose passend um den zylindrischen Teil 68 angeordnet und besitzt eine radial nach außen weisende Oberfläche 81, die auf einer Sitzfläche 60 des Flansches 56 aufsitzt. Der innere Laufring 78 und das Antriebskegelrad 49 sind an dem zylindrischen Teil 68 wie bei 82 gezeigt durch eine konventionelle Anordnung mit Kerbverzahnung oder Nut und Keil befestigt, so daß jedes der Teile einerseits frei ist zur axialen Verschiebung entlang der zylindrischen Fläche 68 in Richtung der Y-Y Achse und andererseits festgelegt ist zur Drehung gemeinsam mit der Gebläselaufschaufel 44 um die Y-Y Achse. Die Mutter 74 wird auf die Gewindegänge 70 des zylindrischen Teils 68 aufge­ schraubt und solange festgezogen, bis die Lageranordnung 46 und das Antriebskegelrad 49 sicher zwischen der Mutter 74 und der Oberfläche 60 festgelegt sind. In dieser Stellung wird die Fläche 81 der Lageranordnung 46 in ihrem Sitz auf der Fläche 60 gehalten und die Segmente 72 mit abgestuftem Durchmesser werden in Eingriff mit den Teilen 58 der Öffnung 50 mit abgestuftem Durch­ messer gehalten. Das Antriebsgetriebe 84 ist in konventioneller Weise bei 85 in Eingriff mit dem Antriebskegelrad 49, um eine Drehung des Kegelrades 49, des inneren Laufrings 78 und der Lauf­ schaufel 44 um die Y-Y Achse zu erreichen zur Einstellung der Steigung oder des Anstellwinkels des Tragflügelprofilteils 62.

Wie am besten aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, verläuft die Sitzfläche 60 über einen Winkel von 360° um den inneren Umfang des Flansches 56 und ist so angeordnet, daß alle Punkte auf der Oberfläche in einer gegebenen radialen Ebene äquidistant von der vorgenannten ersten Drehachse sind, d. h. der Drehachse der Scheibe 42. Die Sitzfläche 60 ist eingerichtet für einen Eingriff mit jeder radial nach außen weisenden Fläche 81 auf jedem äu­ ßeren Lagerlaufring 76 der Lageranordnungen 46. Dadurch ist eine praktisch kontinuierliche Sitzfläche 60 ausgebildet, die über 360° um den inneren Umfang des Flansches 56 verläuft und auf der die Lageranordnungen 46 sitzen.

Wie bereits vorstehend ausgeführt ist, wurde bisher jedes Lager in getrennte Vertiefungen eingesetzt, welche durch spanabhebende Bearbeitung in dem Flansch 56 der Gebläsescheibe 42 eingearbeitet sind. Diese bekannte Methode macht eine getrennte spanabhebende Bearbeitung für jeden Lagersitz erforderlich und erfordert die Verwendung von kostspieligen Bohr- und Fräsmaschinen (Planschnittmaschinen) mit rechtwinklig umgelenktem Antrieb. Dies führt zu einem zeitrau­ benden Herstellungsverfahren, zu einem hohen Maß an Aufmerk­ samkeit des Bedienungspersonals und zu einer Qualitätskontrolle jedes einzelnen Lagersitzes. Die praktisch kontinuierliche Sitz­ fläche gemäß der Erfindung vermeidet diese Probleme. Insbesondere benötigen vorbekannte Einrichtungen getrennte maschinelle Arbeitsgänge für jeden Lager­ sitz. Dagegen kann die Sitzfläche 60, welche eine Vielzahl von Lagern aufnimmt, durch einen einzigen maschinellen Arbeitsgang hergestellt werden, wobei ein einziges Schneidwerkzeug mit einer Schneidkante mit vorbestimmtem Profil relativ zur Gebläsescheibe gedreht wird, um eine Drehfläche in den Haltering oder Flansch 56 einzudrehen. Eine solche Drehfläche bildet dann die Sitzfläche 60.

Claims (1)

1. Laufrad für eine Strömungsarbeitsmaschine für Gase, dessen Laufschaufeln auf einem Befestigungsring für eine Drehung um eine Schaufelverstellachse (Y-Y) gelagert sind, wobei den Laufschaufeln jeweils zuge­ ordnete Lager mit Lagerlaufringen um den Umfang einer radialen Innenfläche des Befestigungsringes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Befestigungsring (56) eine radial vertief­ te, kontinuierliche Drehfläche als Sitzfläche (60) für die Lagerlaufringe (75) eingearbeitet ist.