DE2841131C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Rotor dieser Bauart ist in der FR-PS 21 43 561 beschrieben und dargestellt. Bei der bekannten Ausgestal­ tung weisen die Rotorscheiben gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Ausnehmungen auf, die in axialer Richtung, d. h. von Rotorscheibe zu Rotorscheibe, miteinander fluchten, und in die die Rotorschaufeln mit dem Profil der Ausnehmungen entsprechend wulstförmig geformten Schaufelfüßen einfassen. Die Rotorschaufeln sind in axialer Richtung durch Verstrebungen gegeneinander abgestützt, die mit wulstartigen Vorsprüngen ebenfalls in die Ausnehmungen der Rotorscheiben einfassen. Eine Ausnehmung in den Rotorscheiben dient deshalb der Aufnahme sowohl des Schaufelfußes der zugehörigen Rotorschaufel als auch des Vorsprungs der dieser Rotorschaufel benach­ barten Verstrebung. Die Rotorscheiben sind deshalb verhältnismäßig breit zu bemessen, damit in der Ausnehmung eine befriedigend große Fläche zur formschlüssigen Halterung der Rotorschaufel und der Verstrebung vorhanden ist. Dies führt zu einem großen Gewicht und auch zu einem großen Materialaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß die Dicke der Rotorscheiben verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind zwei Gruppen von Ausnehmungen vorgesehen, von denen die eine Gruppe zur Halterung der Rotorschaufeln und die andere Gruppe zur Halterung der Verstrebungen vorgesehen ist. Infolge­ dessen steht zur Aufnahme und Halterung des jeweiligen Schaufelfußes die gesamte Breite der Rotorscheibe bzw. die gesamte Fläche der Ausnehmung zur Verfügung. Dies gilt auch für die Aufnahme bzw. Halterung der Verstre­ bungen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht es somit, die Rotorscheiben nicht breiter zu bemessen, als die Schaufelfüße oder gerade so breit zu bemessen, daß die Festigkeit der formschlüssigen Halterung für die Schaufelfüße gewährleistet ist. Hierdurch werden auch der Materialaufwand und das Gewicht des Rotors bedeutend vermindert. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestal­ tung ist die Anzahl der Ausnehmungen eine gerade Zahl.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, den Rotor aus einer einteiligen Trommel zu bilden mit jeweils in einer Querebene angeordneten ersten und zweiten Ausnehmungen, wodurch Rotorscheibenabschnitte gebildet sind.

Es ist zwar aus der US-PS 32 94 364 an sich bekannt, erste und zweite Ausnehmungen in einer Rotorscheibe zur in Umfangsrichtung abwechselnden Aufnahme von Rotor­ schaufeln und Verstrebungen vorzusehen, jedoch handelt es sich bei dieser Ausgestaltung um eine andere Bauart, bei der die Verstrebungen in Umfangsrichtung zwischen den Rotorschaufeln angeordnet sind.

Es ist auch aus der DE-PS 8 87 689 bekannt, Verstrebungen zur axialen Halterung von Rotorscheiben vorzusehen, wobei die Verstrebungen durch Zwischenringe gebildet sind, die mit axialen Keilansätzen in Nuten des Rotors einfassen, jedoch handelt es sich auch bei dieser Ausge­ staltung um eine völlig andere Bauart, bei der die Verstrebungen nicht der axialen Verstrebung von Rotor­ schaufeln sondern von Rotorscheiben dienen, die nicht mittels Schaufelfüßen am Rotor befestigt sind, sondern deren radiale Halterung durch die Ringform gewährleistet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in einer Zeich­ nung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt eines Verdichters mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Rotor;

Fig. 2 den Schnitt II-II in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Verstrebung in vergrößertem Maßstab.

Der in Fig. 1 dargestellte Rotor 1 besteht aus einem Stück und umfaßt Rotorscheiben 2, welche die Rotorschaufeln 3 tra­ gen, die sich je aus einem Schaufelfuß 4, einer Stützplatte 5 und einem Flügel 6 zusammensetzen. Zwischen jeder Rotorscheibe 2 ist eine Aussparung 7 eingearbeitet. Diese Aussparung 7 kann mit Hilfe eines ausbaubaren Ringes gebildet werden, welcher die Rotorscheiben 2 trennt und das Äquivalent einer solchen Aussparung 7 darstellt. Diese Anordnung ermöglicht zwischen jeder Rotorstufe die Begrenzung eines Raumes, in welchen die Statorschaufeln 8 eingreifen, die mit einem festen Teil 9 des Stators fest verbunden sind, der in an sich bekannter Weise beispielsweise in Form einer Folge von Ringen hergestellt ist, die ineinandergefügt sind. Die Rotorscheiben 2 haben je eine Dicke, axial gemessen, die gleich der axial gemessenen Länge der Schaufelfüße 4 ist. Jede Rotorscheibe 2 weist zwei Reihen von regelmäßig verteilten Ausnehmungen 10 a und 10 b (Fig. 2) auf, deren Gesamtzahl doppelt so groß ist wie die der Rotorschaufeln 3. Bei einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform haben die Ausnehmungen 10 a und 10 b ein identisches Profil. Dies vereinfacht die Herstellung und ergibt Vorteile für die Wartung, obwohl die Ausnehmungen 10 a und 10 b natür­ lich auch anders geformte Profile haben können. Die Ausneh­ mungen 10 a, 10 b bilden axiale Nuten, die sich vom einen Ende des Rotors 1 zum anderen erstrecken und daher durch Räumen hergestellt werden können. Die Ausnehmungen einer ersten Reihe, beispielsweise die Ausnehmungen 10 a, nehmen Wülste an den Schaufelfüßen auf. Die in der Zeichnung zur Darstellung gewählte Form der Ausnehmungen 10 a, 10 b ist nicht beschrän­ kend auszulegen. Wesentlich ist, daß die Ausnehmungen 10 a, 10 b und die Schaufelfüße 4 zusammenpassende Formen haben, um eine Anordnung zu bilden, welche die radiale Halterung der Rotorschaufeln 3 mit Bezug auf den Rotor 1, beispielsweise in Form eines Schwalbenschwanzes, sicherstellt. Die Ausnehmun­ gen 10 b der zweiten Reihe dienen zur Aufnahme von Vorsprüngen 12 an Verstrebungen 13, die sich in axialer Richtung zwischen den Schaufelfüßen 4 erstrecken, alle identisch sind, und deren Profil den Ausnehmungen 10 b zwecks schließenden Ein­ griffs angepaßt ist in der gleichen Weise, wie die Schaufel­ füße 4 und die Ausnehmungen 10 a. Jede Verstrebung 13 (Fig. 37) ist mit einer Strebenplatte 14 ausgebildet, deren axiale Länge dem Abstand zwischen zwei Rotorscheiben 2 entspricht. Diese Strebenplatten 14 erstrecken sich in der Umfangsrich­ tung mit Bezug auf den Rotor 1 und symmetrisch mit Bezug auf die Radial-Achsen ihrer Vorsprünge 12. Sie stützen sich gegen die Schaufelfüße 4 ab und gewährleisten auf diese Weise die axiale Feststellung derselben. Die in Umfangsrichtung benachbarten Strebenplatten 14 liegen praktisch dicht neben­ einander, so daß sie nach dem Einsetzen einen kontinuierli­ chen Ring bilden, der den Ringraum 15 zwischen zwei Rotor­ scheiben 2 bedeckt. Die Strebenplatten 14 können übrigens mit Dichtungsrippen 16 versehen sein, welche für das Zusammenwir­ ken mit Elementen 17 bestimmt sind, die von den inneren Enden der Statorschaufeln 8 getragen werden, um eine Abdichtung zu bilden. Jede Verstrebung 13 weist außerdem in dem besonderen Fall, in welchem die Stützplatten 5 nicht mit den Streben­ platten 14 der Verstrebungen 13 ausgefluchtet sind, eine Wand 18 auf, die mit der zugehörigen Rotorschaufel 3 zusammen­ wirkt, um eine Gaszirkulation zwischen den Schaufelfüßen 4 und den Rotorschaufeln 3 zu verhindern. Jede Verstrebung 13 be­ sitzt ferner eine Längsrippe 19, deren beide Enden die Vor­ sprünge 12 bilden, wobei der Mittelteil der Längsrippe 19, der sich unter der Plattform 14 befindet, aus Gründen der Gewichtserleichterung im Querschnitt verjüngt ist. Es ist vorteilhaft, die Verstrebungen 13 aus einem Material von einer Dichte herzustellen, die geringer als diejenige des für den Rotor 1 verwendeten Materials ist, beispielsweise aus einer Leichtmetallegierung. Ferner ist zu erwähnen, daß die axiale Länge eines Vorsprungs 12 derart ist, daß er nicht an dem Vorsprung 12 der axial benachbarten Verstrebung 13 zur Anlage kommt, die in die gleiche Ausnehmung 10 a, 10 b ein­ greift.

Der Einbau eines erfindungsgemäßen Rotors 1 geschieht in der folgenden Weise beispielsweise ausgehend vom stromabwärts­ seitigen Teil. Ein Ring 20, der mit dem Rotor abnehmbar oder nicht abnehmbar verbunden ist, wird an seinem stromabwärts­ seitigen Ende angeordnet, worauf die Rotorschaufeln 3 der stromabwärtsseitigen Stufe eingesetzt werden, und zwar je eine in ihre Ausnehmung, z. B. die Ausnehmung 10 a. Ihre Rotor­ füße 4 stützen sich je gegen den Ring 20 ab, der daher für diese Rotorfüße 4 eine stromabwärtsseitige Anlage bildet, während die Verstrebungen 13 gleitend von dem stromaufwärts­ seitigen Teil des Rotors 1 angebracht werden, indem ihre Vor­ sprünge 12 in die Ausnehmungen 10 b eingesetzt werden, die freigelassen worden sind, derart, daß ihre Strebenplatten 14 an der stromaufwärtsseitigen Fläche der Rotorschaufeln 3 anliegen, die von der stromabwärtsseitigen Rotorscheibe 2 ge­ tragen sind. Die folgende Schaufelstufe wird sodann so ein­ gesetzt, daß sie in Anlage an den Strebenplatten 14 der vor­ hergehenden Verstrebungen 13 kommt usw. Nachdem die am wei­ testen stromaufwärtsseitige Stufe aufgebracht worden ist, wird ein zweiter Ring 21 am Rotor 1 befestigt. Die stromauf­ wärtsseitige Fläche der Schaufelfüße 4 dieser stromaufwärts­ seitigen Stufe kommt am Ring 21 zu Anlage, der eine strom­ aufwärtsseitige Begrenzung bildet. Die Gesamtheit der Be­ schaufelungen wird dann axial durch das Zusammenwirken der Schaufelfüße 4 und der Strebenplatten 14 für die zwischen­ liegenden Stufen sowie durch die Ringe 20, 21 am stromauf­ wärtsseitigen und am stromabwärtsseitigen Ende axial fest­ gehalten. Hierbei ist zu erwähnen, daß der Ring 20 aus einem Stück mit dem Rotor bestehen oder unabhängig hergestellt sein kann, jedoch ist es aus Gründen der Montage und mit Rücksicht auf spätere Überprüfungen notwendig, daß einer der Ringe 20 oder 21 leicht ausbaubar ist.

Claims (8)

1. Rotor eines Axialverdichters aus einer Folge von Rotor­ scheiben (2) mit Rotorschaufeln (3) und zwischen be­ nachbarten Rotorscheiben im Bereich der Schaufelfüße (4) angeordneten, Außenflächen aufweisenden Verstre­ bungen (13), die mit den Rotorscheiben formschlüssig ver­ bunden sind,
wobei wulstartige Enden (11) der Schaufelfüße (4) und wulstartige Vorsprünge der Verstrebungen (13) in axial fluchtende Ausnehmungen am Außenumfang der Rotorschei­ ben (2) eingreifen, dadurch gekennzeichnet,
daß jede der Rotorscheiben (2) eine gleiche Anzahl von ersten und zweiten Ausnehmungen (10 a, 10 b) am Außenum­ fang besitzt,
daß in die ersten Ausnehmungen (10 a) jeweils die wulstartigen Enden (11) der Schaufelfüße (4) in axia­ ler Richtung einführbar eingesetzt sind und
daß in die zweiten Ausnehmungen (10 b) die auch endsei­ tig vorspringenden wulstartigen Vorsprünge (12) der Verstrebungen (13) ebenfalls in axialer Richtung einführbar eingesetzt sind.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Rotorscheiben (2) im wesentlichen gleich der axialen Länge der Schaufelfüße (4) ist.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verstrebung (13) eine Strebenplatte (14) aufweist, deren axiale Länge dem Abstand zwischen zwei Rotorscheiben (2) entspricht.

4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstrebungen (13) in Umfangsrichtung des Rotors (1) symmetrisch ausgebildet sind und eine praktisch kontinuierliche ringförmige Fläche bilden.

5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strebenplatten (14) Dichtungselemente zum Zusammenwirken mit den inneren Enden der festen Schaufeln (8) des Axialverdichters tragen.

6. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstrebungen (13) aus einem Material herge­ stellt sind, dessen Dichte geringer als diejenige des Materials des Rotors (1) ist.

7. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile der ersten und zweiten Ausnehmungen (10 a, 10 b) sowie die Profile der wulstartigen Enden (11) der Schaufelfüße (4) und der wulstartigen Enden der Verstrebungen (13) identisch sind.

8. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur jeweils außenseitigen axialen Begrenzung der Rotorschaufeln (3) der ersten und letzten Schaufel­ stufe am Rotor (1) zwei Ringe (20, 21) angeordnet sind, von denen zumindest einer ausbaubar ist.