DE2739702C2 - - Google Patents

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DE2739702C2
DE2739702C2 DE2739702A DE2739702A DE2739702C2 DE 2739702 C2 DE2739702 C2 DE 2739702C2 DE 2739702 A DE2739702 A DE 2739702A DE 2739702 A DE2739702 A DE 2739702A DE 2739702 C2 DE2739702 C2 DE 2739702C2
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DE2739702A
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Pierre Michel Villejuif Fr Teysseyre
Claude Paul Orsay Fr Baudier
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Safran Aircraft Engines SAS
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Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Trommel für Verdichterläufer nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.
Aus der DE-OS 22 31 175 ist eine Haltevorrichtung für die Schaufeln von Turbomaschinen bekannt, die in Kombination aus einem Ring oder einer hohlen Trommel aus Fasermaterial sowie aus einer Vielzahl von metallischen, die Schaufeln tragenden Stegen be­ steht, die Seite an Seite auf dem Ring oder auf der Trommel befestigt sind, wobei sich jeder Steg axial zu diesem Ring oder dieser Trommel erstreckt. Um die auf der Außenfläche der Trommel angeordneten Stege sind ein oder mehrere Ringe aus Fasermaterial nach Art einer Bandage in Umfangsrichtung herum ange­ ordnet. Hierzu weist jeder Steg, gesehen im Schnitt durch eine durch die Achse der Trommel gehende Ebene, eine gezahnte Anordnung auf, die eine oder mehrere Erhöhungen hat, die sich mit einer oder mehreren Vertiefungen abwechseln, die sich zur Außenseite der Trommel hin öffnen und sich in Umfangsrichtung der Trommel erstrecken. Weiterhin setzen sich die gleich­ artigen, in den aufeinanderfolgenden Stegen ausge­ bildeten Vertiefungen nacheinander in Umfangsrich­ tung in der Art fort, daß sich eine oder mehrere ringförmige Nuten bilden, die zur Aufnahme des Rings bzw. der Ringe dienen.
Außerdem ist es beispielsweise aus der FR-PS 14 29 834 bekannt, zur Förderung der Festigkeit von Bauteilen von Maschinen zwischen Außenhaut und Innenhaut eine Einlage vorzusehen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung das ein­ gangs genannte Verfahren so zu verbessern, daß eine einfache Herstellung einer eine sehr gute Festigkeit aufweisenden und auch größte Belastungen bei höch­ sten Drehzahlen aushaltenden Trommel möglich ist. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte zylindrische oder konische Trommeln mit dünner Wand, in der Lageröffnungen zur Aufnahme der Laufschaufeln eines Verdichters eines Luftstrahltriebwerkes vorge­ sehen sind, können beispielsweise die etwa bei Wel­ lenläufern übliche Aufeinanderfolge von Scheiben zur Lagerung der Laufschaufeln ersetzen.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Trommel besteht aus Verbundmaterial und weist im we­ sentlichen eine Innenhaut und eine Außenhaut auf, zwischen denen eine Einlage angeordnet ist. Die Außenhaut hat Wellungen, welche Einbuchtungen be­ grenzen, in denen Bandagierungsringe gelagert sind.
Die Lagerungen zur Aufnahme der Laufschaufeln des Verdichters sind durch Öffnungen gebildet, welche ein Einsetzen der Laufschaufeln von der Innenseite der Trommel her gestatten. Außerdem sind die Lage­ rungen in den Bereichen angeordnet, welche den Schei­ telbereichen der Wellungen der Außenhaut entsprechen, wobei die Wellungen schräge Seitenflächen besitzen.
Die Trommel gewährleistet eine optimale Ausnützung des Verbundmaterials durch eine unter Berücksichti­ gung der zu übertragenden Kräfte optimale Anordnung von Fasern.
Da die stärksten Beanspruchungen infolge der Zentri­ fugalkräfte von den Laufschaufeln her auftreten, ist die Außenhaut hauptsächlich Zugspannungen ausge­ setzt, während die Innenhaut Druckspannungen er­ fährt, welche die Trommel zu verkürzen suchen. Die Einlage erlaubt einen Ausgleich dieser Zug- und Druckspannungen.
Die schrägen Bereiche der Wellungen der Außenhaut gestatten eine Aufteilung der unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft auf die Außenhaut wirkenden Reiß­ spannung in eine Zugspannung in der Ebene der Fasern und eine Druckspannung in der Einlage und der Innen­ haut.
Die Trommel gestattet darüber hinaus eine einfache Herstellung der Lagerungen der Laufschaufeln, eine Verwendung einer unterschiedlichen Anzahl von Lauf­ schaufeln pro Verdichterstufe und eine Auswechsel­ barkeit der Laufschaufeln für Reparaturzwecke.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer Trommel für einen Verdichterläufer,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Ansicht mit Ver­ anschaulichung von gehäusefesten Leitschau­ feln,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer ersten Aus­ führungsform eines Formstückes,
Fig. 5 einen Schnitt durch eine andere Ausführungs­ form eines Formstückes,
Fig. 6 einen Schnitt durch die verschiedenen Be­ standteile der Trommel in ihrer Lagerung auf dem Formstück und auf einer Form,
Fig. 7 einen Schnitt durch die Trommel auf einem Dorn für die Anbringung von Bandagierungs­ ringen,
Fig. 8 einen Schnitt durch die fertige Trommel,
Fig. 9 einen Längsschnitt durch die Trommel und einen Druckring vor dessen Aufbringung auf die Trommel,
Fig. 10 eine Fig. 9 entsprechende Ansicht mit auf­ gezogenem Druckring,
Fig. 11 einen Schnitt durch die Trommel während der Aufbringung der Fasern der Bandagierungs­ ringe,
Fig. 12 einen Schnitt durch die Trommel während der Polymerisation eines Imprägnierungsharzes für die Fasern der Bandagierungsringe,
Fig. 13 einen Schnitt durch eine anders ausgeführte Trommel während der Polymerisation,
Fig. 14 eine Fig. 13 entsprechende Darstellung einer Trommel mit einer Mehrzahl von Wel­ lungen und
Fig. 15 einen Schnitt durch eine Trommel mit einer einzigen Wellung während der Polymerisation.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Trommel für einen Verdich­ terläufer eines Luftstrahltriebwerkes veranschaulicht, welche aus einer Außenhaut 1, einer Innenhaut 2 und einer dazwischenliegenden Seele oder Einlage 3 besteht. Die Außenhaut 1 weist Wellungen auf, welche Einbuchtungen 4 begrenzen, in denen Bandagierungsringe 5 angeordnet sind. In der Wand der Trommel sind Steckbuchsen 6 zur Aufnahme der Füße von Laufschaufeln 7 vorgesehen, wobei die Steck­ buchsen 6 in einem Winkel +α gegenüber einer Erzeugenden der Trommel geneigt sind. Feste Leitschaufeln 8 lie­ gen den Bandagierungsringen 5 gegenüber, welche kleine Scheiben 9 einer Labyrinthverbindung tragen, gegen die die festen Leitschaufeln 8 anliegen.
Die Trommel mit einem zylindrischen oder leicht konisch zulaufenden Abschnitt besteht in der aus Fig. 2 ersicht­ lichen Weise aus Zonen A zur Halterung der Laufschaufeln 7 des Verdichters in der jeweiligen Verdichterstufe und aus Zonen B zur Aufnahme der Spannungen, welche insbesondere durch Zentrifugalkräfte auf die Laufschaufeln 7 und auf die Trommel aufgebracht werden.
Der in den Fig. 1 bis 3 veranschaulichte Aufbau ist sche­ matisiert. Weitere gegenüber den vier Grundelementen der vorstehend erläuterten Konstruktion zusätzliche Ergänzungs- oder Füllteile werden weiter unten noch erläutert. Das wichtigste Teil ist ein Formstück 10, welches auf der Außen­ seite der Trommel erscheint und Nuten aufweist, in denen die Bandagierungsringe 5 gewickelt oder aufgezogen wer­ den.
In Fig. 4 ist eine erste Ausführungsform eines Formstückes 10 in einer an der Außenseite zylindrischen, demontierbaren Form 11 veranschaulicht, die durch Halbkokillen gebildet ist. Die Ausbildung der Innenfläche der Form 11 reproduziert als Relief durch Stege 12 Nuten 13 (vgl. auch Fig. 7) zur Aufnahme der Bandagierungsringe 5.
Das Formstück 10 wird durch Zusammenfügung von in einer Presse vorgeformten Elementen erzeugt, die aus bearbeite­ tem Material ausgehend von einer Vormischung von Glasfasern mit einer Länge von 6 bis 15 mm bestehen, welche mit einer organischen Matrix imprägniert sind.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, gibt die Innenfläche 14 des Formstückes 10 negativ das Relief der gewellten Außenhaut 1 wieder.
Die Zusammenfügung dieser Elemente erfolgt durch Klebung, wobei darauf geachtet wird, daß keine Klebeanordnung oder Klebefläche die zukünftigen Lagerstellen für die Laufschau­ feln 7 kreuzt.
Um die Klebung zu erleichtern, werden die einzelnen Elemente des Formstückes 10 in die Form 11 eingesetzt.
In Fig. 5 ist beispielshaft eine Ausführungsform des Form­ stückes 10 aus Glasfaserschichtstoff oder Fiberglas ver­ anschaulicht. In diesem Fall werden auf die Innenfläche der Form 11 nacheinander unter Berücksichtigung der aus Fig. 5 ersichtlichen Überlappungen Schichten von Glasge­ webe 15 aus imprägnierten Glasfasern aufgebracht. Diese Beschichtung oder Bemantelung der Form mit einer im we­ sentlichen gleichförmigen Dicke wird in einem Autoklaven ausge­ formt.
Anschließend wird zur Erzeugung einer Form, bei der die Innenfläche im Negativ das Relief der gewellten Außenhaut wiedergibt, zur Vervollständigung eine Auffüllung der Hohlräume 16 durch ein Kunstharz vorgenommen, welches mit hohlen Glas-Sphärulen oder Glasgewebebändern oder anderen imprägnierten Fasern mit hohem Modul oder hoher Schüttung bedeckt oder gefüllt ist.
Nach der Polymerisation des Formstückes 10 im Autoklaven erfolgt die Bearbeitung zur Erzeugung des Profiles der gewellten Außenhaut.
Dann erfolgt die Anbringung der Außenhaut 1 (vgl. Fig. 6) auf das Formstück 10. Auf die Innenfläche des Formstückes 10 werden Schichten aus Vlies oder Gewebe aus Kohlenstoff­ fasern aufgebracht, wobei die Mehrheit der Fasern gemäß dem Winkel +α (vgl. Fig. 1) ausgerichtet ist, also parallel zur Achse der Schaufelfüße ausgerichtet ist, um Druckab­ stützungen beiderseits der Bandagierungsringe 5 zu erhalten.
Die Schichten aus orientierten Fasern bestehen aus Faser­ geweben mit in einer Richtung laufenden Fasern oder aus Faservliesen mit parallelen Fasern, wobei in beiden Fällen eine Imprägnierung erfolgt. Es ist darauf hinzu­ weisen, daß die Ausrichtung der Fasern im Winkel +a eine bevorzugte Ausrichtung ist, daß jedoch bestimmte Schichten auch in einem unterschiedlichen Winkel ausgerich­ tet sein können. Solche Faserschichten dienen beispiels­ weise zur Abdeckung oder Auskleidung der Innenfläche des Formstückes 10 (vgl. Fig. 6).
Die aus der Form 11, dem Formstück 10 und der Außenhaut 1 gebildete Baueinheit wird in einen Autoklaven eingesetzt, um eine wenigstens weitgehende Polymerisation der Außen­ haut 1 zu erzielen.
Nachfolgend wird die Seele oder Einlage 3 geschaffen, die in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise auf der Außenhaut 1 aufliegt.
Nach einer Ausführungsform wird hierzu Material verwendet, welches ausgehend von einer Vormischung aus Glasfasern mit einer Länge von 6 bis 15 mm, die mit einer organischen Matrix imprägniert sind, bearbeitet ist. Dieses Material wird zunächst in einer Presse in Elementen gemäß der Einlage 3 in Fig. 1 vorgeformt. Diese Elemente werden anschließend zusammengefügt und durch Klebung auf der Außen­ haut 1 verbunden. Diese Klebung erfolgt gleichzeitig mit der Polymerisation der Außenhaut 1 im Autoklaven.
Nach einer anderen Ausführungsform wird die Einlage 3 durch Schichtung von Glasgewebelagen oder Mischgewebelagen aus imprägnierten Glas- und Kohlenstoffasern erhalten, wobei eine Druckbeaufschlagung und Polymerisation im Autoklaven erfolgt. Um eine gut zylindrische Innenoberfläche zu er­ zielen, wird anschließend die durch Bearbeitung erhaltene Form verwendet.
Im nächsten Arbeitsgang wird die Innenhaut 2 (vgl. Fig. 6) auf die Innenfläche der Einlage 3 aufgebracht. Dieser Ar­ beitsgang wird genauso ausgeführt wie derjenige zur Auf­ bringung der Außenhaut 1 auf das Formstück (Formung im Autoklaven).
Für eine bessere Steifheit gleichzeitig gegenüber den Druck­ spannungen, die eine Verkürzung herbeizuführen suchen, und andere Spannungen, insbesondere gegen Torsionsspan­ nungen infolge des Antriebsmomentes des Motors und der Spannungen infolge von Biegungen der Laufschaufeln bei der Beschleunigung oder Verzögerung, werden die Faser­ schichten in zwei Winkeln, nämlich +α und -α, ausge­ richtet (vgl. Fig. 1).
Anschließend wird die Innenfläche der Trommel auf genaue Passung bearbeitet.
Nachdem erforderlichenfalls eine Endbearbeitung des Profils der Nuten 13 vorgenommen worden ist, werden mit einem organischen Kunstharz imprägnierte Borfasern 18 in den Nuten 13 aufgewickelt und polymerisiert.
Diese an sich bekannten Fasern bestehen aus im allgemeinen metallischen Fäden, die mit einer Ablagerung oder einem Mantel aus Bor, Bornitrid oder Borkarbid oder mit Bor überzogen sind, welches durch eine dünne Schicht aus Silizium­ karbid geschützt ist.
Die Auffüllung der Nuten wird durch eine Aufwicklung von Glasfasern 19 beendet, die mit Kunstharz imprägniert sind, oder es werden nach einer abgewandelten Ausführungsform die kleinen Scheiben 9 gemäß Fig. 3 in Lage gebracht.
Nach der Polymerisation bildet die Glasfaserwicklung eine Art abschleifbares Material, auf dem die festen Leit­ schaufeln reiben können, ohne beschädigt zu werden.
Nach der Demontage eines Dornes 17 werden spanend die Steck­ buchsen 6 gefertigt, die zur Aufnahme der Laufschaufeln 7 dienen, welche senkrecht zur Oberfläche der Trommel von der Trommelinnenseite her eingesteckt werden.
Anschließend wird in der Stirnfläche der Trommel ein Konus 20 aus einer Titanlegierung eingesteckt und angeklebt, der eine Verbindung zwischen der Trommel und der nicht näher dargestellten Antriebswelle bildet.
Wenn die Laufschaufeln eingesetzt sind, so wird in die Trommel eine Arretierungshülse 21 gesteckt, welche an ihrer Vorderseite einen Flansch 22 aus Titan aufweist, der am Abschnitt 23 des Konus 20 durch Schrauben befestigt werden kann.
An der Rückseite der Hülse 21 ist ein Flansch 24 aus Titan vorgesehen, der zur Befestigung von Ausgleichsgewichten zur Beseitigung von Unwuchten dienen kann.
Die Hülse 21 kann durch einen einfachen Zylinder gebildet sein, der aus Glasfasern gewickelt oder mit Glasfasern um­ wickelt ist.
Die Hülse 21 dient grundsätzlich zur Halterung der Lauf­ schaufeln in ihren Steckbuchsen und hat keinen weiteren baulichen Einfluß auf die Mechanik der Trommel.
Nach der Ausführungsform gemäß den Fig. 9 bis 15 wird eine Verbesserung bei der Herstellung der Trommel erreicht, wobei die Aufbringung der die Polymerisation der Bandagierungs­ ringe unter gleichzeitiger Druckvorspannung der Trommel er­ folgen.
Eine solche Druckvorspannung der Trommel gestattet eine Verkleinerung der bei der Drehung in die Trommel einge­ leiteten Zugspannungen und eine Erhöhung der Drehzahl vor einem Auftreten von Rissen und ermöglicht eine Begrenzung der Eindringung von Feuchtigkeit und/oder Sauer­ stoff, die schädlich für die Werkstoffe des Läufers sein könnten.
In den Fig. 9 und 10 ist eine Trommel 25 veranschaulicht, wie sie weiter oben bereits erläutert ist, und die aus der Außenhaut und der Innenhaut mit der dazwischenliegenden Einlage besteht, wobei die Außenhaut Wellungen 25 a auf­ weist, welche Nuten 26, 26 a begrenzen, die zur Aufnahme der Bandagierungsringe aus Borfasern dienen.
Die Trommel 25 wird mittels eines Preß- oder Druckringes 27 aus einer Aluminiumlegierung einer Druckvorspannung unterzogen.
Ein solcher Druckring 27, dessen Innendurchmesser d kleiner ist als der Außendurchmesser D der Trommel, wird erwärmt über jede Zone 25 a, die einem Scheitelbereich der Wellungen der Außenhaut entspricht, an der Außenseite der Trommel aufgezogen. Nach Abkühlung des Druckringes 27 auf die Um­ gebungstemperatur ist die Trommel daher einer radialen Druckvorspannung ausgesetzt, wie dies aus dem Vergleich der Fig. 9 und 10 ohne weiteres ersichtlich ist.
Anschließend wird die mit dem Druckring 27 versehene Trom­ mel 25 auf einen Dorn 28 aufgesetzt und in Drehung versetzt, um die Aufwicklung der Borfasern zu ermöglichen, welche in den Nuten 26, 26 a die Bandagierungsringe 29, 29 a bilden (vgl. Fig. 11).
Auf dem ersten Ring 27 ist spielfrei ein zweiter Ring 30 aus Invar aufgesetzt, also aus einer Eisenlegierung mit 38% Nickel (vgl. Fig. 12). Dieser zweite Ring 30 dient zur Blockierung der Verformung, wie dies weiter unten noch näher erläutert wird.
Das Verhältnis der Querschnitte der Ringe 27 und 30 ist derart berechnet, daß die Wärmeausdehnung der aus beiden Ringen gebildeten Baueinheit im Bereich der Temperatur, innerhalb der die Polymerisation des Imprägnierungsharzes für die Fasern der Bandagierungsringe 29, 29 a erfolgt, im wesentlichen gleich ist der Wärmedehnung der Fasern, welche die Bandagierungsringe bilden.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Legierungen für die Ringe 27 und 30 ist derart gewählt, daß der Wärmeausdeh­ nungskoeffizient der Fasern zwischen den beiden Koeffizien­ ten für die Ringe liegt. Um einen Anhaltspunkt für die Größenordnungen zu geben, können die Wärmeausdehnungs­ koeffizienten für die Fasern, den Ring 27 und den Ring 30 beispielsweise bei 6 × 10-6, 22 × 10-6 bzw. 3,5 × 10-6, jeweils pro °C, liegen.
Sodann kann die Polymerisation des die Fasern der Banda­ gierungsringe imprägnierenden Kunstharzes erfolgen, wobei die Ringe 27 und 30 aufgeschrumpft bleiben. Wenn diese Poly­ merisation beendet ist, werden die Ringe 27 und 30 abgenom­ men.
In den Fig. 13 bis 15 sind beispielhaft Ringanordnungen veranschaulicht, die jeweils der Erzeugung einer Druck­ vorspannung und einer Blockierung der Verformung dienen, wobei wenigstens eine Anlagefläche konisch ausge­ bildet ist, um die spielfreie Anordnung und Abnahme des Ringes zur Blockierung einer Verformung zu erleichtern.
Im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 13, die derjenigen gemäß Fig. 12 ähnlich ist, weisen die Ringe 27 und 30 konische Anlageflächen 31 und 32 auf, die derart mitein­ ander zusammenwirken, daß eine Aufbringung des Ringes 30 aus Invar auf dem Druckring 27 in Richtung des Pfeiles F erleichtert ist.
Im Falle der Fig. 14, welche einen Schnitt durch eine Trommel mit einer Mehrzahl von Wellungszonen der Außen­ haut und einer Mehrzahl von Bandagierungsringen zeigt, sind Paare von Ringen 27 und 30 vorgesehen, die wie im Falle der Fig. 13, mit zusammenwirkenden konischen Anlage­ flächen versehen sind. Dabei ist eine zunehmende Formbear­ beitung oder Deformierung des Profils der Ringe 27 in Rich­ tung auf zunehmende Durchmesser hin veranschaulicht, damit das Verhältnis der Querschnitte der Ringe jedes Paares ein demjenigen der Fasern der Bandagierungsringe im wesentlichen gleiches Wärmeverhalten ergibt. Bei dieser Ausführungsform wird als erstes zunächst der Ring 27 mit dem größten Außendurchmesser erwärmt auf die Trommel aufgeschoben, wonach für jede Wellungszone 25 a die anderen Ringe 27 in der Reihenfolge der abnehmenden Durchmesser aufgesetzt werden. Wie weiterhin ersichtlich ist, ist bei dieser Ausführungsform der größte Außendurch­ messer der Druckringe 27 in ihrer Aufeinanderfolge kleiner gewählt als der kleinste Innendurchmesser des dem voran­ gehenden Paar angehörenden Rings 30 zur Blockierung der Verformung, derart, daß nacheinander gemäß den eingezeich­ neten Pfeilen die Ringe 30 auf die Ringe 27 aufgesetzt werden können.
In Fig. 15 ist eine abgewandelte Ausführungsform veran­ schaulicht, die dann anwendbar ist, wenn die Trommel nur eine einzige Wellungszone aufweist, und bei der der Ring 27 eine keilförmig doppelkonische Außenfläche 31 a, 31 b aufweist. Vor der Polymerisation des die Fasern des Ban­ dagierungsrings imprägnierenden Kunstharzes werden zwei Ringe 30 a und 30 b aus Invar spielfrei auf den Ring 27 an diesen einander gegenüber liegenden konischen Anlage­ flächen angesetzt. Jeder der Ringe 30 a und 30 b hat eine entsprechende konische Anlagefläche 32 a, 32 b, die mit der zugeordneten konischen Anlagefläche 31 a bzw. 31 b zusam­ menarbeitet, sowie je eine Schulter 33 a, 33 b.
Bei der Abkühlung im Anschluß an die Polymerisation stellt sich bei einer solchen Trommel ein Gleichgewicht der Span­ nungen zwischen der Trommel 25 und den Fasern der Bandagie­ rungsringe 29 ein. Die Druckvorspannung der Trommel hat die Wirkung, daß die Fasern der Bandagierungsringe 29 gering­ fügig auf Zug belastet werden.
Obwohl diese Spannungen sehr weit von der Bruchspannung entfernt sind, gestattet die axiale Symmetrie der Trommel so eine homogene Verteilung der Belastung. Um einen An­ haltspunkt über die Größenordnung zu geben, sei angenommen, daß bei der Druckvorspannung der Trommel eine Verminderung des Trommeldurchmessers in der Größenordnung von 0,2% auftritt. Bei der Nenndrehzahl der Trommel in Betrieb tritt ein Abbau der auf die Trommel aufgebrachten Vorspan­ nung unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte auf, bis ein Gleichgewicht zwischen den Spannungen in den Fasern und in der Trommel erreicht ist. Selbst jedoch bei der Nenndrehzahl bleibt die Trommel dennoch geringfügig auf Druck vorgespannt, was sich vorteilhaft in bezug auf die Spannungsspitzen im Bereich der Lagerfüße der Laufschaufeln aufwirkt, wobei zu beachten ist, daß ein Verbundmaterial nicht Zugkräften quer zur Ausrichtung der Fasern ausge­ setzt werden soll.
Beispielsweise kann auch eine Trommel in konischer Form hergestellt werden.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung einer Trommel für Verdichterläufer aus Verbundmaterial mit Lagerungen zur Aufnahme der Laufschaufeln, bei der der Trommelmantel im wesentlichen aus einer Außenhaut (1) und einer Innenhaut (2) besteht und Bandagierungs- oder Spannringe (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formstück (10) an die Innenfläche einer zylindrischen Form (11) angepaßt wird, so daß seine Außenfläche Nuten zur Aufnahme der Bandagierungsringe (15) aufweist, derart, daß das Formstück (10) eine gewellte Außenfläche besitzt, und daß das Formstück (10) die Außenhaut (1), eine zwischen Außenhaut (1) und Innenhaut (2) vor­ gesehene Einlage (3) und die Innenhaut (2) in dieser Reihenfolge aufnimmt, wonach die so gebildete Baueinheit entformt und auf einen Wickeldorn (17) aufgesetzt wird, um die Bandagierungsringe (5) aufzubringen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formstück (10) durch Zusammenfügung von in einer Presse vorgeformten Elementen gebildet wird, die aus einem Material be­ stehen, welches ausgehend von einem Vorgemisch aus Glasfasern in einer Länge von 6 bis 15 mm, die mit einer organischen Matrix im­ prägniert sind, bearbeitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formstück (10) schichtweise aufgebaut wird, wobei auf die Innenfläche der Form (11) Schichten aus mit Kunstharz imprägniertem Glasfasergewebe zur Bildung einer Ummantelung oder Beschichtung mit im wesentlichen konstanter Dicke aufgebracht werden, deren Hohl­ räume durch Kunstharz ausgefüllt werden, welches eine Einbettung oder eine Beschichtung aus hohlen Glas-Sphärulen oder imprägniertem Gewebe aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Außenhaut (1) parallel zur Achse des Fußes der Laufschaufel (7) in einem Winkel α ausgerichtet sind, welcher gleich ist dem Winkel, der zwischen der Achse des Fußes der Laufschaufeln (7) und der Achse der Trommel gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Faserschichten der Innenhaut (2) einander kreuzen, wobei die Fasern in einem Winkel ± a ausgerichtet sind, welcher gleich ist dem Winkel, der zwischen der Achse des Fußes der Laufschaufeln (7) und der Achse der Trommel gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (3) aus Elementen besteht, welche ausgehend von einem Vorgemisch von Glasfasern mit einer Länge von 6 bis 15 mm, die durch eine organische Matrix imprägniert sind, gebildet sind, wobei die Elemente vorab in einer Presse erzeugt und an­ schließend gleichzeitig mit der Polymerisation der Außenhaut (1) durch Klebung miteinander verbunden werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der vorderen Stirnfläche der Trommel ein Ver­ bindungskonus (20) zur Antriebswelle gelagert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Einführung der Laufschaufeln (7) in die in die Trommel eingearbeiteten Lagerungen eine Blockierungshülse (21) für die Laufschaufeln (7) eingeführt wird, welche einem am vorderen Konus befestigten Flansch (22) trägt und an ihrer Rück­ seite einen in die Trommel eingesteckten Flansch (24) erhält.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbringung und die Polymerisation der Ban­ dagierungsringe (5) unter gleichzeitiger Aufbringung einer Druckvorspannung auf die Trommel erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf jede einem Scheitelbereich der Wellungen der Außenhaut (1) der Trommel entsprechende Zone ein Druckring (27) aufgebracht wird, daß nach der Montage der Trommel (25) auf dem Wickeldorn (28) die Auf­ wicklung der die Bandagierungsringe (29, 29 a) bilden­ den Fasern erfolgt, daß anschließend ein Ring (30) zur Blockierung einer Deformation auf jeden Druck­ ring (27) aufgesetzt wird und die so gebildete Bau­ einheit einer Polymerisation des zur Imprägnierung der Fasern der Bandagierungsringe (5) dienenden Kunstharze unterzogen wird, wobei nach Abschluß der Polymerisation die Ringe demontiert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (27) aus einer Legierung herge­ stellt wird, deren Wärmedehnungskoeffizient größer als 12 × 10-6/°C ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (27), dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der Trommel (25), warm auf die Trommel (25) aufgeschoben wird, welche sich auf Umgebungstemperatur befindet.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (30) zur Blockierung der Verformung aus einer Legierung besteht, deren Wärmeausdehnungs­ koeffizient unterhalb von 10 × 10-6/°C liegt.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsverhältnis jedes Ringpaares aus einem Druckring (27) und einem Ring (30) zur Block­ ierung von Verformung derart berechnet ist, daß der Gesamt-Wärmeausdehnungskoeffizient des Paares im wesentlichen gleich ist dem Wärmeausdehnungs­ koeffizienten der die Bandagierungringe (29, 29 a) bildenden Fasern.
15. Nach einem der Ansprüche 9 bis 14 hergestellte Trommel, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (25) eine Druckvorspannung auf­ weist und daß die Bandagierungsringe (29, 29 a) auf Zug vorgespannt sind.
DE19772739702 1977-04-28 1977-09-02 Trommel fuer verdichterlaeufer sowie verfahren zu ihrer herstellung Granted DE2739702A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7713475A FR2389016A2 (fr) 1973-07-06 1977-04-28 Tambour pour rotor de compresseur et son procede de fabrication

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