DE2915201C2 - Laufrad für Axialströmungsmaschinen, insbesondere Verdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für Axialströmungsmaschinen, insbesondere Verdichter, mit metallisehen Schaufeln, die zur Aufnahme der Fliehkräfte durch gemeinsame koaxiale Halteringe aus vorwiegend gerichteten Fasern an den Schaufelfüßen abgestützt sind.

Ein derartiges Laufrad ist durch die DE-PS 24 41 249 bekannt geworden; dieses ist nur mit relativ großen Abmessungen bei tragbarem Aufwand herstellbar. Auch hat es sich im Dauerbetrieb als schwierig erwiesen, die zentrische Lagerung des Laufradkranzes aufrecht zu erhalten.

Metallische Schaufeln, die aus strömungstechnischen Gründen äußerst dünn und scharfkantig ausgebildet werden, sind recht schwingungsermüdungsanfällig. Eine dementsprechende Befestigung der Schaufelfüße ist deshalb von ausschlaggebender Bedeutung. Aus faserverstärktem Werkstoff sind solche Profile aber kaum herstellbar; außerdem sind sie besonders erosionsgefährdet und gegen Fremdkörpereinschlag empfindlich.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Laufrad für Axialströmungsmaschinen, insbesondere Verdichter, zu schaffen, bei dem die meist dünnen und scharftkantigen metallischen Schaufeln auch dann, wenn sie geringe Abmessungen aufweisen, gegen hochfrequente Schwingungen gut gedämpft sind, wobei gleichzeitig der Herstellaufwand niedrig gehalten werden soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Laufrad der eingangs angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aus der CH-PS 5 74 043 ist zwar eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung von Turboschaufeln bekannt geworden. Es handelt sich dort aber um Statorschaufeln mit Deckring, bei denen der Schaufelkopf zur Dämpfung in einem Schlitz eines aus Metalldrahtmatten hergestellten Dämpfiingskissens radial beweglich gefaßt ist. Für Laufschaufeln, d. h. solche Schaufeln, die hohe Haltekräfte benötigen, wäre die dort offenbarte Vorrichtung jedoch nicht brauchbar.

Der Hauptvorteil eines erfindungsgemäßen Laufrades ist darin zu sehen, daß die beiden Hauptfunktionen einer Schaufel-Scheibenbefestigung, nämlich Drehmomentübertragung und Fliehkraftabstützung von im wesentlichen unabhängigen Organen erfüllt werden, gleichzeitig aber eine metallische Verbindung zwischen den Schaufeln einerseits und der Laufradscheibe andererseits vermieden wird. Durch die Einbettung des gesamten Fußbereichs der Schaufeln in eine Fasermasse wird ein hoher Grad an Dämpfung, insbesondere gegenüber hochfrequenten Schwingungen erzielt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sollen die Halteringe den schwalbenschwanzförmigen oder T-förmigen entsprechend der Ringkontur abgerundeten Fuß aller Schaufeln gemeinsam umfassen. Diese Ausführung mit sogenannten Hammerkopffüßen der Schaufeln ist deshalb zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besonders günstig, weil der Hammerkopffuß durch eine der Ringkontur der Laufradscheibe angepaßte Rundung dazu führt, daß eine hohe Dämpfungswirkung bei vergleichsweise geringstem Verbrauch an Dämpfungsmasse erzielbar ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung mit mehreren Ausführungsbeispielen erläutert; dabei zeigt

F i g. 1 ein Laufrad mit Schwalbenschwanzbefestigung der Schaufeln, und zwar im Längsschnitt,

F i g. 2 ein Laufrad mit Bolzenbefestigung der einfüßigen Schaufeln, wieder im Längsschnitt,

F i g. 3 ein. Laufrad mit Bolzenbefestigung der doppelfüßigen Schaufeln, im Längsschnitt und
F i g. 5a im Querschnitt.

Gemäß F i g. 1 greift zur Aufnahme der Fliehkräfte in die seitlichen Einbuchtungen der schwalbenschwanzförmigen oder Y-förmigen Schaufelfüße 3a je ein für den gesamten Schaufelkranz gemeinsamer koaxialer Haltering 5 und 5a aus vorzugsweise gerichteten Fasern ein.

Nach den F i g. 2 und 3 weist die Schaufel 3 einen Fuß 3a bzw. zwei Füße 3a und 3b auf, durch den bzw. durch die ein axialer Bolzen 6 geführt ist; die freien Bolzenteile sind zur Aufnahme der Fliehkräfte von je einem gemeinsamen koaxialen Haltering 5 und 5a bzw. 5,5a und Sb aus vorzugsweise gerichteten Fasern direkt umfaßt.

Bei sämtlichen Ausführungen ist der gesamte Fußbereich der Schaufeln 3 in eine Masse aus vorzugsweise ungerichteten Fasern 4 so eingebettet, daß ein koaxialer Ring 2 mit radial nach innen muldenförmigem Profil entsteht; dies geschieht im allgemeinen durch Umpressen, bei Verwendung von Fasern in metallischer Matrix, z. B. aus B-Al-Werkstoff, durch Diffusionsschweißen. Dieser Ring 2 dient zur Verbindung mit einem vorwiegend scheibenförmigen Laufradteil. Sei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist der Schaufelfuß 3a der gerundeten Kontur des Ringes 2 angepaßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Laufrad für Axialströmungsmaschinen, insbesondere Verdichter, mit metallischen Schaufeln, die zur Aufnahme der Fliehkräfte durch gemeinsame koaxiale Halteringe aus vorwiegend gerichteten Fasern an den Schaufelfüßen abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Fußbereich in eine Masse aus vorzugsweise ungerichteten Fasern (4) so eingebettet ist, daß ein axialer Ring (2) mit radial nach innen muldenförmigem Profil entsteht, der zur Verbindung des Schautelkranzes mit der Laufradscheibe (1) dient.

2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteringe (5, 5a) den schwalbenschwanzförmigen oder T-förmigen, entsprechend der Ringkontur abgerundeten Fuß (3a) aller Schaufeln (3) gemeinsam umfassen (F i g. 1).

20