DE2921704A1 - Laeufer fuer turbomaschinen - Google Patents

Laeufer fuer turbomaschinen

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DE2921704A1
DE2921704A1 DE19792921704 DE2921704A DE2921704A1 DE 2921704 A1 DE2921704 A1 DE 2921704A1 DE 19792921704 DE19792921704 DE 19792921704 DE 2921704 A DE2921704 A DE 2921704A DE 2921704 A1 DE2921704 A1 DE 2921704A1
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Germany
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rotor
shaft
turbo machines
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DE19792921704
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English (en)
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Thomas Dipl Ing Weber
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/34—Rotor-blade aggregates of unitary construction, e.g. formed of sheet laminae
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/04—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines
    • F01D5/043—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines of the axial inlet- radial outlet, or vice versa, type
    • F01D5/048—Form or construction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

£ ii Δ I I U
Klöcknor-Humboldt-DeirtzAG /λk'^L*"i3UsJ? 5000 Köln 80, den 18. Mai 1979
Unser Zeichen: D 79/24 AG-XP Neu/Bi
Läufer für Turbomaschine)!
Die Erfindung betrifft einen Läufer für Turbomaschinen, beispielsweise für Kleingasturbinen oder Abgasturbolader, mit mindestens zwei Schaufelrädern und einer mit wellenfesten Konstruktionselementen versehenen Welle.
Es ist eine Gasturbine bekannt (KHD-T 216), deren Läufer aus einem Turbinenlaufrad, einem als Hohlzylinder ausgebildeten Verdichterlaufrad und einer darin angeordneten zweifach gelagerten Welle zusammengesetzt ist, die durch einen zentralen Zuganken miteinander verspannt sind.
Die Nachteile von Läufern dieser-Art liegen im wesentlichen in der Art ihrer Herstellung begründet. Die Anzahl der Bauteile erhöht den Fertigungsaufwand für den Läufer allein dadurch, daß außer Teilen an der Oberfläche des Läufers interne Passungen, Zentrierungen, Verzahnungen usw. zwischen den Bauteilen zu bearbeiten sind, die für die funktionsbedingte äußere Gestalt des Läufers nicht maßgeblich sind.
Da die einzelnen Bauteile im allgemeinen aus verschiedenen Work— stoffen hergestellt werden, müssen entsprechende Werkzeuge zur Verfügung stehen. Die Rüstzeiten bei der Fertigung nehmen infolgedessen zu. Die Montage der Läufers erfordert weiteren Aufwand. Im Betrieb sind die aufgrund unterschiedlicher Erwärmung und Ausdehnung der aus verschiedenen Werkstoffen bestehenden Bauteile an den Trennfugen entstehenden mechanischen Spannungen von Nachteil.
20000 11.78 PS
2321704
Kldckner-Humix)!d;-Dcite AG Zm\U'v'\w '"sitezds -4- 1°. Mni 1979
D 79/24
Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen funktionsgerechten Läufer für Turbomaschinen, beispielsweise für Kleingasturbinen oder Abgasturbolader, mit zumindest zwei Schaufelrädern und einer mit Konstruktionselementen wie Dichtflächen, Lagorsitzen, Gewinden und Mitnahmeverzahnungen versehenen Welle zu schaffen, dessen Herstellung in äußerster Weise vorrangig durch Verringerung der zu bearbeitenden Flächen vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Läufer mit den Schaufelrädern und der Welle aus einem 'einstückigen Feingußteil besteht.
Ein der Erfindung entsprechender Läufer ist in der Herstellung gegenüber bekannten gebauten Ausführungen deutlich vereinfacht und verbilligt und wird seiner Funkfcion in Fällen, bei denen keine extremen Turbineneintrittstemperaturen auftreten, vollkommen gerecht.
Dieser Fall gilt für solche Gasturbinen, bei denen der Wirkungsgrad hinter die Herstellungskosten zurücktritt. Das ist dann gegeben, wenn der Auslastungsgrad gering ist oder die Abwärme weiterer Verwendung zugeführt wird. In beiden Fällen ist der Kraftstoffverbrauch gegenüber den Anlagekosten, die sich durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Läufers senken lassen, von untergeordneter Bedeutung.
Für Abgasturbolader trifft dieser Fall an solchen Motoren zu, bei denen die Leistungssteigerung mittels Aufladung nur in beschränktem Maße stattfindet.
03005Ö/O098
?0000 1178 PH F30O'!
iy.11 /υ**
Ktöckner-Humbokft-Deutz AG ok> IiHkItU IkJI -5- 18. Mai 1979
D 79/24
Der Fertigungsaufwand reduziert sich beim erfindungsgemäßen Läufer um die Herstellung der internen Passungen, Zentrierungen, Verzahnungen usw. und um die Durchführung der Montage der einzelnen Bauteile, was zu einer erheblichen Kostensenkung der betreffenden Turbomaschine führt.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Läufers sind alle Gießverfahren und Herstellungsarten für Gußformen geeignet, die ein entsprechendes Feingußteil hervorbringen, insbesondere wenn die Genauigkeit der Schaufelform und die Güte der Oberfläche so ist, daß die Strömungskanäle keiner Nachbearbeitung bedürfen. Hierdurch v/erden die sich bietenden Vorteile zur Vereinfachung viii ausgeschöpft. Es sind verschiedene Verfahren bekannt, die diesen Vorteil bieten. Günstig ist z. B. das Wachsausschmelzverfahren.
In einer der Erfindung entsprechenden Ausführung sind die einzigen Stellen des Läufers, die einer mechanischen Bearbeitung unterworfen werden, die Dichtflächen, Lagersitze. Gewinde, sovielt sie z. B. zur Fixierung der Lager auf der Welle erforderlich sind und eine Mitnahmeverzahnung, soweit nicht ein einzelnes Zahnrad auf die Welle aufgepreßt oder aufgeschrumpft wird. Die weitere Bearbeitung beschränkt sich auf die gleichen Stellen des Läufers. Die Oberflächenqualitäten stehen hierbei in keiner Weise hinter denen gebauter Läufer zurück, die Maßhaltigkeit ist eher durch die Bearbeitung der verschiedenen Flächen in einem Arbeitsgang ohne Umspannen verbessert.
Die Zeichnung zeigt eine Längsansicht mit Halbschnitt eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Läufer für Turbomaschinen. Darin ist ein Verdichterlaufrad 1 mit axialer Zuströmung und radialer Abströmung und ein Turbinenlaufrad 2 mit
030Ο50/Ό096
20000 11.78 J>g F 350»
Klöckner-Humboldt-DcuizAG Z>A U NkLi"titi*& -6— 1^. Mai 1979
D 79/24
radialer Zuströmung und axialer Abströmung einstückig mit einer Welle B verbunden. Zwischen den Laufrädern befindet sich ein Einschnitt, in dem die Wolle 3 eine bearbeitete Dichtfläche .hat. Die Laufräder sind beide fliegend zu einer Seite von zwei bearbeiteten Lagersitzen 4, 5 angeordnet. Zur anderen Seite der Lagersitze 4, 5 hat die Welle 8 ein Gewinde 6 und eine Verzahnung 7 als weitere wellenfeste Konstruktionselemente.
030Ο50/Ό096
20000 11.78 pg " F XQ,\

Claims (6)

  1. Klöckner-Humboldt-Doutz AG £Λfcr&U**!lis# 5000 Köln 80, den 18. Mai 1979
    Unser Zeichen: D 79/24 AG-XP Neu/Bi
    Patentansprüche
    (l.J Läufer für Turbomaschinen, beispielsweise für Kleingasturbinen oder Abgasturbolader, mit mindestens zwei Schaufelrädern und einer mit wellenfesten Konstruktionselementen versehenen Welle,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (9) mit den Schaufelrädern (1, 2) und der Welle (8) aus einem einstückigen Feingußteil besteht,
  2. 2. Läufer für Turbomaschinen nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (9) aus einem in einer nach dem Wachsausschmelzverfahren erzeugten Gußform hergestellten Feingußteil besteht.
  3. 3. Läufer für Turbomaschinen nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (9) ausschließlich an Dichtflächen (3), Lagersitzen (4, 5), Gewinden (6), Mitnahmeverzahnungen (7) und anderen Konstruktionselementen der Welle" (8) mechanisch und/oder in sonstiger Weise bearbeitet ist.
  4. 4. Läufer für Turbomaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Mitnahmeverzahnung (7) auf der einen Seite und die Schaufelräder Cl, 2) in fliegender Anordnung auf der anderen Seite der beiden benachbarten Lagersitze (4, 5) auf der Welle (8) angeordnet sind.
    -2-
    030Ο50/Ό098
    20000 tt.?U PQ ' F2M|1
    Klödowr-HumboIdi-DctiizAG A^la'CI^HILÖ _2_ 18 Mai 1979
    D 79/24
  5. 5. Läufer für Turbomaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis A,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Schaufelrädern (1, 2) ein Einschnitt liegt, in dem die Welle (8) eine Dichtfläche (3) aufweist.
  6. 6. Läufer für Turbomaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß das den Lagers!tzen (4, 5) benachbarte Laufrad (1) ein Verdichterlaufrad mit axialer Zuströmung längs der Welle (8) und radialer Abströmung ist und daß das den Lagersitzen (4, 5) fernere Laufrad (3) ein Turbinenlaufrad mit radialer Zuströmung und axialer Abströmung zum Wellenende ist.
    030050/Ό096
    000 11.78 pg Γ3,ρ,(
DE19792921704 1979-05-29 1979-05-29 Laeufer fuer turbomaschinen Withdrawn DE2921704A1 (de)

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