DE594484C

DE594484C - Einrichtung zur Befestigung von Laufteilen auf ihrer Welle, insbesondere bei Dampf- und Gasturbinen

Info

Publication number: DE594484C
Application number: DEA65277D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1932-03-06
Filing date: 1932-03-06
Publication date: 1934-03-17
Also published as: BE394675A; FR751646A

Description

Es ist bekannt, an Stelle der Schrumpfung von Laufteilen auf ihrer Welle federnde Verbindungen vorzusehen. Entweder hat man dabei den Nabenteil dementsprechend ausgebildet oder besondere federnde Zwischenglieder angeordnet. Alle diese Lösungen haben die Eigenschaft, den Läufer selbst ohne Schrumpf auf die Welle bringen zu können und die Zentrierung durch die Federspannungen zu erreichen.

Bei Großturbinen wie aber auch bei Hochdruck- und besonders Hochtemperaturturbinen zeigt sich weiterhin die Notwendigkeit, für die Laufteile die Zentrierung über das bisher bekannte Maß der Aufweitung der Räder hinaus bewahren zu müssen. Bei den neuzeitlichen Turbinen machen sich besonders bei größeren Abmessungen die Temperaturunterschiede zwischen Laufteil und Welle beim Anlassen großen Belastungsänderungen usw. in vermehrtem Maße bemerkbar. Die beiden erwähnten Maschinenteile weisen daher vorübergehend bisher ganz unbekannte Durchmesserunterschiede auf, so daß die Zentrierung des Laufteiles auf der Welle verlorengeht und Schwingungen und Erschütterungen auftreten.

Das bisher bekannte Aufschrumpfen solcher Teile versagt deshalb, weil mit Rücksicht auf die Baustoffbeanspruchungen mehr als ι bis 2 °/₀₀ Dehnung nicht gut möglich ist und diese Teile neben den Fliehkräften höchstens Übertemperaturen von 100 bis 200 ° übernehmen können. Aber auch die federnden Zwischenglieder können den Anforderungen nicht genügen, weil bei Verwendung von in Umfangsrichtung ungeschlitzten Federn die ' Tangentialspannung in gleicher Weise, wie vorstehend, der Federungsmöglichkeit eine Grenze setzt. Dies fällt zwar bei geschlitzten Federn weg, hingegen verlieren solche Bauteile bei den hohen Temperaturen ihre Federkraft, oder sie müssen von vornherein bedeutend größer veranschlagt werden, was in baulicher Hinsicht nur in den wenigsten Fällen möglich ist.

Ernndungsgemäß sollen nun größere Durchmesserunterschiede infolge Temperaturungleichheiten zwischen Laufteil und Welle durch Anwendung zweier Befestigungsarten erreicht werden, die zum Teil an sich bekannt sind. Die Erfindung besteht darin, daß die Laufteile sowohl durch unmittelbare Schrumpfwirkung als auch durch federnde Ringe befestigt sind, wobei die Abmessungen der Welle, des Laufteiles und der Federringe so abgestuft sind, daß bei Dehnung des Laufteiles zuerst die eigentliche Schrumpfspannung des Laufteiles und darüber hinaus zusätzlich die Federkraft der Federringe zur Zentrierung benutzt wird.

Das Aufschrumpfen des Laufteiles ermög-

licht eine Zentrierung durch die Federn, die weit über die Beanspruchungsmöglichkeit dieser Federn selbst hinausgeht, und zwar deshalb, weil es dem Laufteil durch den Schrumpf unmöglich gemacht wird, sich auf seinen natürlichen, ursprünglichen Durchmesser zusammenzuziehen. Der Außendurchmesser der ungespannten Feder muß daher nur Rücksicht nehmen auf den entsprechenden größeren Durchmesser des Lauf teiles, der sich beim Aufschrumpfen auf die Welle ergibt.

Die Wirkungsweise dieser. Befestigung ist somit folgende: Im Ruhezustand und bei gleicher Temperatur besitzt der Laufteil eine eigene Tangentialspannung, die der Schrumpfung von beispielsweise 0,5 bis 2 °/₀₀ entspricht. Der Durchmesser des aufgeschrumpften Laufteiles ist dementsprechend größer. Die federnden Zwischenglieder zwischen der Welle und dem aufgeschrumpften Rad besitzen ihrerseits gegenüber dem zugehörigen Durchmesser des Laufteiles ihre eigene Federvorspannung, welche für sich 1 bis 2 °/₀₀, bei hochwertigem Federbaustoff bis 4 °/₀₀ des Durchmessers betragen kann. Treten durch die Inbetriebsetzung Fliehkräfte und Übertemperaturen des Laufteiles auf, so wird vorerst die eigentliche Schrumpfspannung des Lauftedles gegenüber der AVeEe aufgehoben, und erst danach, d. h. bei noch weiterer Ausdehnung des Laufteiles, löst er sich von der Welle, worauf erst die Federkraft der Zwischenglieder zur weiteren Zentrierung und Befestigung des Laufteiles in Anspruch genommen wird. Da Schrumpfspannung und Federvorspannung im ganzen 2 bis 6 °/₀₀ ausmachen können, so lassen sich somit neben großen Fliehkräften auch noch große Temperaturunterschiede zwischen Laufteil und dessen Welle ohne Verlust der Zentrierungsfähigkeit aufnehmen.

Die Notwendigkeit, den Laufteil für sich aufschrumpfen zu müssen, bringt nun den bekannten Nachteil wieder mit sich, die Keilbahnen nicht so gut zusammenarbeiten zu können, es sei denn, daß der Laufteil erwärmt wird, um über die Welle gebracht werden zu können. Es ist deshalb weiterhin vorteilhaft, das Schrumpfmaß des Laufteiles, wo er die Welle selbst berührt, nicht durch Verkleinerung seines Innendurchmessers, sondern durch eine Beilage aus hartem Stahlblech zu erreichen. Auf diese Weise wird es möglich, den Laufteil praktisch im Gleitsitz über die Welle schieben und die Keilbahnen einarbeiten zu können und erst beim eigentlichen Zusammenbau des ganzen Laufteiles die federnden Zwischenglieder und die Stahlblechbeilagen zur Erreichung des Schrumpfes einzulegen.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert. Fig. 1 und 2 zeigen die Bauteile in ihrer gegenseitigen Abhängigkeit; Fig. 3 stellt eine Blecheinlage dar, Fig. 4 eine weitere Einzelheit oder mögliche Lösung.

Die Welle α besitzt z. B-. einen Durchmesser von %= 10 000 Einheiten, der Laufteil /; den gleichen Durchmesser von ^₁ = 10000, und zwar für den die Welle α berührenden Teil c. Die beiden seitlichen Aussparungen d besitzen dagegen zur Aufnahme der elastischen Zwischenglieder einen Durchmesser von (I₁ = 10 550 und die elastischen Zwischenglieder e ihrerseits einen Außendurchmesser C₁ von 10600 und einen Innendurchmesser e., von z. B. 9995.

Nachdem die Keile f eingepaßt sind, wird der Laufteil b so stark erwärmt, daß sein Innendurchmesser ^₁ so weit durch die Wärmeausdehnung wächst, daß er mit einer Blecheinlage g (Fig. 3) noch gut über die Welle a geschoben werden kann. Die Blecheinlage erhält eine radiale Blechdicke g_t von 10, so daß der über die Einlage aufgesetzte Laufteil nach der Abkühlung einen Innendurchmesser von ungefähr 10 020, also" 2 °/₀₀ Schrumpf behält. Durch diese erzwungene Vergrößerung wird nun auch der Durchmesser d¹ der seitlichen Aussparung statt 10 550 bereits 10 570, so daß der Federring noch eine Zusammendrückung von 10600 auf 10570 oder etwa 3 °/₀₀ erfährt. Der Laufteil mit 2 °/₀₀ Schrumpfung und der Federring e erhalten somit eine zulässige Beanspruchung; trotzdem erhält man hierdurch eine totale Ausdehnungsfähigkeit von 5 °/₀₀. Beim Überschreiten der ersten 2 °/₀₀ Dehnung des Rades löst sich der Innendurchmesser c des Laufteiles b von der Welle a; die beiden Federringe e halten jedoch die Zentrierung des Laufteiles noch weiterhin aufrecht und erlauben eine weitere Dehnung des Rades um 3 °/₀₀.

Der gleiche Zweck wird auch erreicht, wenn man statt Einlagen innerhalb des Teiles c zwischen Welle α und der Aussparung d neben den Federringen e Ringe h einfügt, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt. Auch bei dieser Ausführung ist ein leichtes Aufschieben des Laufteiles auf die Welle ohne weiteres möglich. Der äußere Durchmesser der Ringe h ist hier so gewählt, daß sinngemäß die gleiche, erzwungene Durchmesservergrößerung des Rades erreicht wird wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zur Befestigung von Laufteilen auf ihrer Welle, insbesondere bei Dampf- und Gasturbinen, Kreiselverdichtern und umlaufenden Maschinen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Laufteile (6) sowohl durch unmittelbare Schrumpfwirkung als auch durch federnde Ringe '(e) befestigt sind, wobei die Abmessungen der Welle (α), des Laufteiles (b) und der Federringe (e) so abgestuft sind, daß -bei Dehnung des Laufteiles zuerst die eigentliche Schrumpfspannung des Laufteiles und darüber hinaus zusätzlich die Federkraft der Federringe zur Zentrierung benutzt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Federringe größer ist als die Schrumpfspannung des Laufteils.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrumpfspannung des Laufteils auf der Welle durch Einlagen (g) aus hartem Stahlblech erreicht wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen als Ringe (h) ausgebildet und axial neben den Federringen angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen