DE3503469C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Peltonrad aus einzelnen zu einem Radstern durch Verspannung mittels Spannbolzen und Kegelsitzen zusammengefügten, auf einer Welle sitzenden Peltonbechern, die jeweils einen Becherfuß aufweisen und gemeinsam eine zylindrische Außenschulter bilden und durch beidseitig angeordnete Radscheiben zentriert sind.

Es ist bekannt, Peltonräder in mehrteiliger Bauweise auszuführen. Dabei sind reiterartig aufgesetzte Schaufeln mit einer Vielzahl von Bolzen, die mindestens der Schaufel­ zahl entspricht, radial gesichert und mit einer Vielzahl von Stiften in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt.

Nach der DE-PS 5 55 900 ist ein für große Schnelläufig­ keit und große Gefälle verwendbares Laufrad für Freistrahl­ turbinen bekannt, das aus einer zweiteiligen Radscheibe mit abnehmbar befestigten Bechern besteht, die gegenseitig nahe ihrer Wurzel durch ein System von Verspannungselementen, die je von den Füßen zweier benachbarter Becher unmittelbar ver­ spannt werden. Haltebolzen durchdringen den mittleren Teil der Becherfüße und halten die Radscheiben zusammen, während zusätzlicher Bolzen für das Verspannen der einzelnen Becher untereinander nahe ihrer Wurzel und darüber hinaus für das Ab­ stützen der Becherlappen vorhanden sind. Es sind pro Becher ein Haltebolzen und zwei Bolzen für die Verspannung erforder­ lich, die durch ihre Bohrungen den Becherfuß erheblich schwächen und hohe Herstellkosten durch die Fülle der Verbin­ dungselemente bedingen.

Weiters ist aus der AT-PS 2 44 882 zu entnehmen, daß man warm aufgezogene Schalen oder Radscheiben verwendet, die mittels Bolzen gesichert sind und dadurch eine Deformation dieser Radscheiben verhindern.

Nachteilig ist bei diesen Ausführungen, daß trozt auf­ wendiger Bauweise plastische Deformationen und Spaltkorrosion den Schaufelverband im Laufe der Zeit lockern und somit durch Fliehkraftexplosion zur Zerstörung führen können.

Daher werden in der Regel Peltonräder in einem Stück ge­ gossen, wodurch die vorhingenannten Nachteile nicht auftreten können. Das einstückige Gießen der Peltonräder ist jedoch wegen der komplizierten Form der ineinander verschachtelten Becher aufwendig. Maßnahmen gegen Gießspannungen und gewissen­ hafte Gußprüfungen sind notwendig. Die Zugänglichkeit zur Be­ arbeitung der Becherform gestaltet sich deshalb schwierig und verhindert den Einsatz üblicher Werkzeugmaschinen. Vielfach muß deshalb händisch nach Schablonen geschliffen werden. Trotz dieser veralteten Fertigungsmethode hält man einstückig gegossenen Peltonrädern aus Gründen der Sicherheit gegen Flieh­ kraftexplosion fest. Andererseits ergibt das komplizierte Guß­ stück erhöhte Gefahr von Gußspannungen und Gußrissen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, ein Peltonrad zu schaffen,das eine absolute Fliehkraftsicherheit bietet, obwohl es aus einzelnen Peltonbechern besteht, die zu einem Radstern zu­ sammengefügt sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem oder mehreren Becherfußpaaren beidseitig Kegelhül­ sen mit Kegelsitzen anliegen und mittels Spannbolzen fest­ gelegt sind, während ein Ansatz der Radscheiben die Außen­ schulter umgreift.

Diese besondere Ausbildung verbindet die Vorteile der leichten Gießbarkeit und der Bearbeitbarkeit einzeln ge­ fertigter Peltonbecher mit einer größeren Fliehkraftsicher­ heit trotz Verbundbauweise.

Anhand eines Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Peltronrad,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Peltonbecher,

Fig. 3 eine Ansicht der Radscheiben,

Fig. 4 eine Kegelhülse im Schrägriß und

Fig. 5 einen Axialschnitt entspr. Fig. 1 zur Veranschaulichung einer Variante der Wellenbefestigung.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein Peltonrad dargestellt. Die Peltonbecher 1 weisen einen Becherfuß 2 auf, der als Lage­ sicherung dient. Sie besteht aus beidseitig angeordneten Rad­ scheiben 7, die mittels einer Außenschulter 14 den Becherfuß 2 halten. Die Stirnfläche 15 hilft der Drehmomentübertragung durch Reibschluß. Die Rotorwelle ist als Hohlwelle 3 ausge­ bildet und weist am radsternseitigen Ende eine Trommel 4 auf, in der die Laufradscheibe 10 sitzt und eine Zentrierung für die Rad­ scheibe 7 enthält. Zwischen den Segmenten zweier benach­ barter Becherfüße 2 ist ein Spannbolzen 9 eingefügt, wobei beidseitig der Radscheiben 7 Kegelhülsen 8 hin­ durchgeführt sind. Die Kegelhülsen 8 sind an einem Ende eben ausgebildet und dienen zur Auflage der Muttern 11 bzw. Tellerfedern 12. Das andere Ende weist einen Kegelsitz 13 auf, der an zwei benachbarten Becherfüssen 2 anliegt, bzw. zwischen sie hineinragt. Durch eine konzentrische Bohrung in der Radscheibe 7 wird ein durch­ gehender Zuganker 5 geführt und durch Muttern 17 zu einem Verband verschraubt. Die Hohlwelle 3 ist durch Lager 6 seitlich eines das Peltonrad umgebenden Gehäuses 16 abgestützt.

Zur Befestigung und zugleich Lagesicherung der Peltonbecher 1 bilden die Becherfüße 2 beidseitig eine zylindrische Außenschulter, die durch die Radscheiben 7 umklamert sind, und letzere sind wiederum durch die Trommel 4 der Hohlwelle 3 über die Zuganker 5 fest­ gelegt. Wesentlich ist, daß an einem oder mehreren Becher­ fußpaaren beidseitig Kegelhülsen 8 mit Kegelsitzen 13 anlie­ gen und mittel Spannbolzen 9 befestigt sind. Es bedarf also insgesamt wenigstens zweier, einander gegenüberliegender jedoch maximal der halben Becher­ zahl an Spannbolzen 9 und Zubehör.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Abschnittes des Peltonrades. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwölf Peltonbecher 1 vorgesehen, von denen in der Zeichnung je­ doch nur sieben dargestellt sind. Daraus ist zu entnehmen, wie in Seitenansicht die Becherfüße 2 segmentartig aus­ gebildet und zu einem Radstern zusammengefügt sind.

Zwischen zwei benachbarten Becherfüßen 2 ist eine Boh­ rung zur Aufnahme der Spannbolzen 9 vorgesehen, wobei in Fig. 2 nur der Kegelsitz 13 eingezeichnet ist. In diesem Fall sind pro Peltonrad nur drei Spannbolzen 9 gewählt.

Fig. 3 stellt die Radscheibe 7 in Ansicht dar. Es ist eine zentrale Bohrung 18 vorgesehen, durch die der Zuganker 5 geführt ist. Ferner sind noch Langlöcher 19 vorhanden, durch die die Kegelhülsen 8 hindurchführ­ bar sind. Die Langlöcher 19 verhindern ein Verdrehen der Kegelhülsen 8, erlauben aber eine freie Bewegung, damit sich diese im Kegelsitz 13 gut zentrieren können.

Fig. 4 zeigt im Schrägriß eine Kegelhülse 8 mit diametral angeordneten Abflachungen 20, die in den Langlöchern 19 der Radscheiben 7 drehgesichert gleiten.

Zwischen den Spannbolzen 9 und den Kegelhülsen 8 können aber auch anstelle der Abflachungen 20 an der Kegelhülse 8 zusätzlich zylindrische Paßbolzen zur Drehmomentübertragung angeordnet sein, so daß die Kegel­ hülsen 8 ausschließlich die Aufgabe des Vorspannens haben.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausbildungsvariante der Rotorwelle, die als Vollwelle 21 ausgebildet ist. Das Drehmoment wird nun über Paßfedern 22 von den Pelton­ bechern 1 und Radscheiben 7 übertragen. Auch hier dient als Lagesicherung der Peltonbecher 1. Die Radscheiben 7 liegen zentriert an den zylindrischen Außenschultern 14 und planen Stirnflächen 15 an und umschließen die Becher­ füße 2. Spannbolzen 9 mit ihren Kegelhülsen 8 und Kegel­ sitzen 13 stellen wiederum die Vorspannung her. Die Spann­ bolzen 9 sind hier etwas länger ausgeführt, da zum üblichen Abschluß mit Muttern 11, bzw. Tellerfedern 12 noch weitere Muttern 11 vorgesehen sind, um Wasser­ schutzkappen 23 befestigen zu können. Damit ist sicher­ gestellt, daß die Spannbolzen 9 und deren Teile vor Korrosion geschützt sind. Die axiale Zentrierung des Radsterns zum Lager 6 erfolgt durch Rohrbüchsen 24.

Der Vorteil der vorliegenden Ausführung besteht darin, daß die einzelnen gefertigten Peltonbecher 1 leicht gegossen und bearbeitet werden können. Dabei ist die Fliehkraftsicherheit höher als bei einstückig gegossenen Peltonrädern. Die wenigen Spannbolzen in einem fett­ gefüllten Raum sind wirksam vor Korrosion geschützt.

Ein Bruch dieser Spannbolzen bewirkt kein Fort­ fliegen der Schaufeln, da diese formschlüssig zwischen den Radscheiben eingesperrt sind. Als besonderer Vorteil ist die Tatsache anzusehen, daß der Einsatz von NC- gesteuerten Werzeugmaschinen und damit eine Verbilligung und bessere Genauigkeit bei der Herstellung ermöglicht wird.

Claims (4)

1. Peltonrad aus einzelnen zu einem Radstern durch Ver­ spannung mittels Spannbolzen und Kegelsitzen zusammenge­ fügten, auf einer Welle sitzenden Peltonbechern, die jeweils einen Becherfuß aufweisen und gemeinsam eine zylindrische Außenschulter bilden und durch beidseitig angeordnete Rad­ scheiben zentriert sind, dadurch gekennzeichnet, daß an einem oder mehreren Becherfußpaaren beidseitig Kegelhülsen (8) mit Kegelsitzen (13) anliegen und mittels Spannbolzen (9) fest­ gelegt sind, während ein Ansatz der Radscheiben die Außen­ schulter umgreift.

2. Peltonrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelhülsen (8) diametral angeordnete Abflachungen (20) aufweisen, die in Langlöchern (19) der Radscheiben (7) drehgesichert gleiten.

3. Peltonrad nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheiben (7) auf einer Hohlwelle (3) durch je eine Trommel (4) zentriert und durch Zuganker (5) verspannt sind.

4. Peltonrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheiben (7) auf einer Vollwelle (21) sitzen und durch Rohrbüchsen (24) in ihrer axialen Lage gesichert sind.