DE570680C - Ruhende druckfeste Scheibe - Google Patents

Description

Die Spaltabdichtung zwischen-den Schaufelringen radial beaufschlagter Kraft- oder Arbeitsmaschinen erfolgt bekanntlich vorteilhaft durch radial gerichtete Spitzen, welche mit nur ganz geringem Spiel den Tragringen der benachbarten Schaufelkränze gegenüberstehen. Dreht sich nun nur der eine Teil der Schaufelkränze, während abwechselnd ein Schaufelkranz ruhend angeordnet ist, so wird häufig eine besondere Anordnung der Dichtungsspitzen erforderlich. Die sich drehenden Ringe sind nämlich der Fliehkraft unterworfen und vergrößern auf Grund der sich hierdurch ergebenden Dehnung ihre Durchmesser, während die ruhenden Teile keiner Fliehkraft unterliegen. Unter dem Einfluß der einseitigen Dehnung nur der sich drehenden Schaufelringe und ihrer Tragringe ändern sich die zwischen den Dichtungsspitzen

so und den Nachbarringen gebildeten Abdichtungsspalte. Da diese Spalte während des Betriebes, also während der Drehung der beweglichen Schaufelringe, möglichst klein sein sollen, so ordnet man in bekannter Weise die Dichtungsspitzen derart an, daß die gebildeten Dichtungsspalte unter dem Einfluß der auf die sich drehenden Ringe ausgeübten Fliehkraft kleiner werden, als sie im Ruhezustand waren. Da andererseits die Dichtungsspitzen zwecks Erreichung guter Zugänglichkeit an den Kopfringen der Schaufelkränze angebracht werden müssen, so ergibt sich logischerweise eine derartige Anordnung, daß die an den sich drehenden Kopfringen befestigten Dichtungsspitzen radial nach auswärts, die an den ruhenden Kopf ringen befestigten Dichtungsspitzen radial nach einwärts angeordnet werden. Bei einer derartigen Ausbildung der Dichtungsspitzen reichen aber die nach auswärts gerichteten Dichtungsspitzen um das zwischen zwei benachbarten Schaufelringen vorgesehene Spiel über die nach innen gerichteten Dichtungsspitzen hinaus, wenn beide Arten von Dichtungsspitzen gegen die entsprechenden Durchmesser der Nachbarringe abdichten sollen. Die an den ruhenden Kopfringen angeordneten Dichtungsspitzen lassen sich deshalb nicht über die an den sich drehenden Kopfringen angeordneten Dichtungsspitzen hinüberschieben.

Es ist eine bekannte Lösung, die Dichtungsdurchmesser der an den ruhenden Kopfringen befestigten, nach einwärts gerichteten

Dichtungsspitzen durch eine örtliche Vergrößerung der Durchmesser der entsprechenden Tragringe der sich drehenden Nachbarschaufelkränze um mindestens das Spiel zwisehen den benachbarten Tragringen zu vergrößern, um so das Überschieben der einwärts gerichteten Dichtungsspitzen über die auswärts gerichteten Dichtungsspitzen zu ermöglichen. Hierbei mußte natürlich eine entsprechende Verdünnung und damit eine Schwächung der ruhenden Kopfringe zwecks Einhaltung des erforderlichen freien Spieles zwischen den benachbarten Ringen vorgesehen werden. Diese Anordnung erschien aber deshalb besonders zweckmäßig, weil eine solche Schwächung bei den feststehenden Ringen am ehesten in Kauf genommen werden konnte.

Handelt es sich um hochwertige Maschinen, bei denen zum Zwecke der Einhaltung kleinster Dichtungsspiele und damit kleinster Spaltverluste druekfeste Scheiben oder Räder nach dem Patent 554 391 zur Anwendung kommen, so hat diese bekannte An-Ordnung große Nachteile im Gefolge.

Sich drehende Räder sind infolge der Wirkung der Fliehkraft höher beansprucht als ruhende Scheiben. Die Zwischenstege von sich drehenden Rädern, welche aus diesen im Verein mit Fußringen von Schaufelkränzen gebildet werden, sind deshalb einer höheren Verformung unterworfen als diejenigen von ruhenden Scheiben. Weiterhin ist die Verformung der Zwischenstege sich drehender Räder bei Belastung mit gleichem Achsschub schon deshalb größer als diejenige ruhender Scheiben, da die sich drehenden Räder auf kleinerem Durchmesser abgestützt werden als die am äußeren Umfang abgestützten ruhenden Scheiben, so daß sich die stärksten Verformungskräfte auf einen kleinen Durchmesser verteilen. Die in. bekannter Weise an den Fußringen der sich drehenden Beschauflung angeordneten Verdickungen müssen sich aber bis an die Zwischenstege fortsetzen, wenn nicht kostspielige Hinterstechungen innerhalb der tiefen Nuten in Kauf genommen werden sollen, und verkleinern so die radiale Ausdehnung dieser Stege. Damit wächst aber die in diesen Stegen bei gleicher Verformung auftretende Beanspruchung, so daß bei Anordnung von Verdickungen an den Fußringen sich drehender Räder die bereits hohe Beanspruchung in den Zwischenstegen der Räder stark zunimmt.

Ein weiterer Nachteil tritt hinzu, wenn die infolge der Fliehkraft höher beanspruchten Schaufelkränze sich drehender Räder in radialer Richtung dicker gemacht werden als die zwischen ihnen angeordneten ruhenden Schaufelkränze. Eine solche unterschiedliche Bemessung der radialen Ausdehnung der Schaufelkränze ist vorteilhaft, um in dem nur begrenzt zur Verfügung stehenden Raum zwischen kleinst- und größtzulässigem Durchmesser eine genügende Anzahl Schaufelkränze unterbringen zu können. Die Anbringung von Verdickungen an bereits dickeren, sich drehenden Fußringen würde den Unterschied in der Wandstärke zwischen letzteren und den ruhenden Fußringen noch verstärken, während dieser Unterschied mit Rücksicht auf die zur Erhaltung der feinen Dichtungsspiele erforderlichen Gleichmäßigkeit der Wärmeausdehnung sämtlicher Teile möglichst klein gehalten werden muß.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein. Man hat erkannt, daß eine Verkürzung der radialen Ausdehnung der Zwischenstege an der wenig beanspruchten, ruhenden Scheibe in Kauf genommen werden kann, ohne die Beanspruchung über, ein zulässiges Maß anwachsen zu lassen, und weiter, daß die teils einwärts, teils auswärts gerichteten Dichtungsspitzen erst bei Schaufelkränzen großen Durchmessers erforderlich werden, da erst hier die unter dem Einfluß der Fliehkraft erfolgende radiale Ausdehnung der Tragringe Werte annimmt, welche die Größe der Dichtungsspiere praktisch beeinflussen. Bei diesen größeren Durchmessern ist aber eine Verstärkung der sich drehenden Schaufelkränze gegenüber den ruhenden Schaufelkränzen mit Rücksicht auf die durch die Fliehkraft in den Schaufeln hervorgerufenen Biegungsbeanspruchungen stets zweckmäßig. Eine Anordnung von Verdickungen an den dünneren, ruhenden Fußringen bringt also einen äußerst vorteilhaften Ausgleich der Unterschiede in den Wandstärken mit sich. Durch die stärkere Bemessung der sich drehenden Schaufelkränze werden aber weiterhin die Zwischenstege der ruhenden Scheibe verlängert, da der Zwischenraum zwischen den ruhenden Schaufelkränzen die dickeren, sich drehenden Schaufelkränze aufnehmen muß. Eine Verkürzung der verlängerten Zwischenstege durch Anbringung örtlicher Verdickungen an den ruhenden Fußringen kann deshalb unbedenklich zugelassen werden. Damit braucht jedoch eine Schwächung der sich drehenden Kopfringe nicht verbunden zu sein, sondern im Gegenteil kann eine Verstärkung dieser Ringe dadurch ermöglicht werden, daß das nach bekannter Ausführung an den feststehenden Kopfringen angeordnete verdünnte Ende nunmehr unter zulässiger Schwächung dieser feststehenden Kopf ringean den sich drehenden Kopfringen zusätzlich angeordnet werden kann, ohne die Baulänge der Maschine zu vergrößern. Erfindungsgemäß sind deshalb Verdickungen, welche

zwecks Ermöglichung des Übereinanderschiebens der Dichtungsspitzen in an sich bekannter Weise erforderlich sind, am inneren Durchmesser der Ringe der ruhenden Scheibe angeordnet, wodurch eine gute Baustoffverteilung und damit eine gleichmäßige Erwärmung aller Teile erzielt und eine unzulässige Verkürzung der Zwischenstege vermieden wird.

ίο Abb. ι zeigt einen senkrechten Schnitt längs der Achse eines nach der Erfindung ausgebildeten Rades und einer Scheibe.

Abb. 2 zeigt einen gleichen Schnitt durch ein ebenfalls nach dem Hauptpatent ausgebildetes druckfestes Rad und eine Scheibe, bei denen jedoch die Verdickungen in bekannter Weise angebracht sind.

In beiden Abbildungen ist 1 das sich drehende druckfeste Rad nach dem Hauptpatent, welches sich aus den Fußringen 8 und den Zwischenstegen 9 zusammensetzt und mittels des elastischen Ringes 2 gegen einen auf der Welle 4 befestigten Radteil 3 wärmebeweglich abgestützt ist. 5 ist die entsprechende ruhende Scheibe, welche ebenfalls nach der im Hauptpatent angegebenen Weise aus den Fußringen 10 und den Zwischenstegen 11 gebildet wird. Diese Scheibe ist mittels des elastischen Vorsprunges 6 an dem feststehenden Maschinenteil 7 befestigt. Die sich drehenden Schaufeln 12 sind gegenüber den feststehenden Schaufeln 13 radial verstärkt, um der Beanspruchung durch die Fliehkraft widerstehen zu können. Das gleiche gilt für die sich drehenden Kopfringe 14 gegenüber den ruhenden Kopfringen 15.

Um nun z. B. die Dichtungsspitze 16 über

die Dichtungsspitze 17 herüberschieben zu können, ist der Dichtungsdurchmesser der Dichtungsspitze 17 durch örtliche Verkleinerung des inneren Durchmessers des sie umgebenden Fußringes der ruhenden Scheibe 5i d. h. durch Anbringung einer örtlichen Verdickung 18 um das Spiel zwischen den be-

*5 nachbarten Ringen verkleinert worden. Ein Blick auf die linke Seite der Abb. 1 zeigt, wie durch diese Maßnahme eine Angleichung der unterschiedlichen Wandstärken erreicht wurde. Die Abb. 1 zeigt ferner, daß die Zwischenstege des Rades und der Scheibe bei der Anordnung nach der Erfindung praktisch für die ruhende Scheibe und das sich drehende Rad gleich sind.

In Abb. 2 ist in bekannter Weise die Mög-Hchkeit der Übereinanderschiebung der Dichtungsspitzen 20 und 21 dadurch erreicht worden, daß der Dichtungsdurchmesser der Dichtungsspitze 20 vergrößert wurde. Die hierzu erforderliche Vergrößerung des Außendurchmessers der Fußringe an dem sich drehenden Rad ι wird erreicht durch Anbringung einer örtlichen Verdickung 23 an diesen Fußringen. '

Die Kopf ringe 15 werden durch örtliche Vergrößerung der Innendurchmesser geschwächt, so daß sich die stark verdünnten Enden 22 ergeben. Ein Blick auf die rechte Seite der Abb. 2 zeigt den Unterschied in den Wandstärken, der sich bei einer solchen Anordnung ausbildet und der eine ungleich verteilte Wärmeausdehnung im Gefolge hat. Die Abb. 2 zeigt ferner, daß die Zwischenstege des Rades und der Scheibe bei der bekannten Anordnung außerordentlich voneinander in ihrer radialen Länge abweichen. Die Zwischenstege des sich drehenden Rades, die der größten Verformung unterworfen sind, fallen nur etwa halb so lang aus wie die der feststehenden Scheibe. Die Beanspruchungen in den Zwischenstegen steigen entsprechend an.

In beiden Abbildungen haben die Gesamtanordnungen die gleiche axiale Länge. In beiden Abbildungen sind aber die axialen Längen der Fuß- und Kopf ringe verschieden gewählt. Die axiale Länge der praktisch nicht beanspruchten Kopfringe der ruhenden Schaufelkränze wurde jedesmal so kurz gewählt, als es der erforderlichen Anordnung der Nuten zur Aufnahme der Schaufelfüße und der Dichtungsbleche zuträglich erschien. Ein großer Teil der durch Fortfall der in Abb. 2 erforderlichen verdünnten Enden 22 eingesparten Ringlänge konnte so in Abb. 1 an die Kopfringe 14 und an die verdünnten Enden 19 angefügt werden. Ein Vergleich der beiden Abbildungen läßt tatsächlich erkennen, daß die Kopfringe der sich drehenden Schaufelkränze, welche naturgemäß am höchsten beansprucht sind, bei der Anordnung nach der Erfindung (Abb. 1) kräftiger ausgefallen sind, so daß bei gleicher Beanspruchungsgröße die Anordnung nach der Erfindung kürzer gebaut würde als die bekannte Ausführung. Die Anordnung nach der Erfindung bietet also auch bezüglich der Baulänge Vorteile.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ruhende druckfeste Scheibe nach Patent 554 391, gebildet aus den Fußringen der Schaufelkränze einer in radialer Richtung beaufschlagten Maschine, insbesondere Turbine, welche mit einem gleichartigen, aber aus dickeren Fußringen gebildeten umlaufenden Rad oder deren mehreren zusammenarbeitet, wobei abwechselnd einwärts und auswärts gerichtete Dichtungsspitzen an den Kopf ringen der Schaufelkränze befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Ermöglichung

   des Übereinanderschiebens der Dichtungsspitzen in an sich bekannter Weise erforderlichen Verdickungen am inneren Durchmesser der Ringe der ruhenden Scheibe angeordnet sind, wodurch eine gute Baustofifverteilung und damit eine gleichmäßige Erwärmung aller Teile erzielt und eine unzulässige Verkürzung der elastischen Zwischenstege des umlaufenden Rades vermieden wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen