-
Läufer für schnellaufende Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfturbinen
Bei Kreiselmaschinen für hohe Drehzahlen, wie z. B. schnellaufende Dampf- oder Gasturbinen,
deren Läuferscheiben aus einem Stück -mit der Welle bestehen, macht sich das tote
Gewicht, insbesondere der zwischen den Scheiben befindlichen, meist verhältnismäßig
dicken, vollen Wellenstücke für die Erreichung einer möglichst hochliegenden kritischen
Drehzahl störend bemerkbar. Zur Vermeidung dieses Mißstandes hat man bereits vorgeschlagen,
den ganzen Läufer zusammenzubauen, indem z. B. die einzelnen Läuferscheiben mit
hohlen Wellenzapfen versehen und diese gegenseitig entweder mechanisch, wie z. B.
durch Gewinde, verbunden oder zusammengeschweißt werden. Durch derartige Verbindungsarten
wird aber eine Unsicherheit in den Läufer hineingebracht, indem dessen Aufbau von
der Genauigkeit der Werkstattausführung oder Zuverlässigkeit der Schweißung abhängig
ist.
-
Durch die vorliegendeErfindung-soll@en diese Schwierigkeiten beseitigt
werden. Die Erfindung besteht darin, daß die zwischen den Scheiben befindlichen
oder an diese anschließenden Wellenstücke zwecks Gewichtsverminderung des Wellenkernes
mit sich kreuzenden Querbohrungen oder Querdurchbrechungen beliebiger Form versehen
sind. Durch solche sich im Winkel überschneidende Querbohrungen entsteht im Wellenkern
ein Hohlraum, der bei nach innen erweiterten Bohrungen gegenüber glatten Bohrungen
noch vergrößert werden kann. Die Bohrungen stehen unter einem Winkel zueinander,
so daß zwischen ihnen am äußeren Wellenumfang noch Stege von genügender Stärke stehenbleiben.
Selbstredend werden die Bohrungen außen verschlossen, damit wieder ein glatter Umfang
entsteht.
-
Bei dieser Bauart wird gegenüber einem Läufer mit vollen Wellenstücken
eine verhältnismäßig große Gewichtsverminderung - erzielt, ohne -daß das Trägheitsmoment
gegenüber dem vollen Querschnitt wesentlich vermindert würde. Dadurch läßt sich
eine wesentlich höhere kritische Drehzahl und damit auch eine höhere Betriebsdrehzahl
als bei voller Welle erreichen. Zugleich wird der Vorteil erzielt, daß die durchgehenden
Läuferscheiben sich den theoretischen Bedingungen entsprechend freier ausdehnen
können, als wenn sie daran durch anhängende dicke, volle Wellenzapfen gehindert
werden.
-
Ferner wird ein Krummziehen der Welle beim Anlauf unter hohen Temperaturen
leichter vermieden. als bei vollen Wellenstücken, welcher Gesichtspunkt insbesondere
bei Läufern für hohe Drehzahlen wichtig ist.
-
Durch die Erfindung wird gegenüber einem vollen Läufer der weitere
Vorteil erreicht, daß einerseits ein geringerer Wärmefluß von den Scheiben nach
den Lagerzapfen stattfindet, und daß andererseits das Werkstück des
Läufers
auf etwaige in den dicken Wellenstücken vorhandene Lunker besser geprüft werden
kann.
-
In baulicher Hinsicht wird gegenüber den vorerwähnten zusammengebauten
Ausführungsarten der Vorteil erreicht, daß jede Unsicherheit in der Verbindung der
einzelnen Läuferscheiben beseitigt ist und somit der vorliegende Läufer im übrigen
einem solchen aus einem Stück gleichwertig ist.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Abb. i zeigt einen axialen Längsschnitt und Abb. 2 einen Querschnitt nach Linie
II-II der Abb. i. Es bezeichnen a, b, c drei Läuferscheiben und
d, d' deren von den Enden her hohlgebohrte Wellenzapfen. Mit e, e'
ist strichpunktiert die theoretische Stärke der Scheiben von gleicher Beanspruchung
angedeutet. f, f, f"
sind drei durchgehende, je unter 6o° sich kreuzende
Querbohrungen in den die Scheiben ,erbindenden Wellenstücken g gemäß vorliegender
Erfindung. Diese Querbohrungen sind bei dem gezeichneten Beispiel innen auf den
Durchmesser la erweitert, so daß eine große Gewichtsverminderung des inneren Wellenkerns
und eine geringere Schwächung ,der zwischen den Bohrungen f, f', f'
verbleibenden Stege i als bei glatten Bohrungen desselben inneren Durchmessers eintritt.
Die innere Erweiterung h der Bohrungen kann durch Ausbohrung mittels eines vorspringenden
Drehstahls oder mittels einer .Bohrspindel mit verschiebbarem Messer in bekannter
Weise erfolgen.
-
Die Bohrungen f, f', f" werden außen durch Pfropfen, wie z.
B. ausgehöhlte Gewindenippel K, verschlossen.
-
Bei längeren Wellenstücken g können zwecks möglichst weitgehender
Gewichtsverminderung des Wellenkerns auch mehrere Reihen solcher Querbohrungen vorgesehen
werden, die in verschiedenen Ebenen liegen und zweckmäßig gegenseitig um eine halbe
Teilung versetzt sind, um den verbleibenden Stegen zwischen den Bohrungen der verschiedenen
Ebenen eine größere Stärke zu verleihen.
-
Außer bei den zwischen den Scheiben befindlichen Wellenstücken kann
die Maßnahme gemäß vorliegender Erfindung selbstredend auch bei den an die. Scheiben
anschließenden, die Lagerzapfenden tragenden Wellenstücken angewendet werden.
-
Statt zylindrischer Bohrungen können selbstredend auch Bohrungen oder
auch Durchbrechungen von anderer Form, z. B. von länglichem Querschnitt, ausgeführt
werden, ohne daß solche andere Ausführungsarten aus dem Rahmen der Erfindung fallen.
Ebenso ist die Zahl der in einem Querschnitt befindlichen Bohrungen nicht an das
dargestellte Beispiel mit sechs Bohrungen gebunden, wobei . es im allgemeinen zweckmäßig
sein wird, eine möglichst geringe Zahl gleichmäßig im Umfang verteilter Bohrungen
anzuwenden und dafür eine größere innere Erweiterung derselben vorzunehmen.