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Der
Gegenstand dieser Erfindung ist eine Rotorkonfiguration einer Turbinen-Maschine.
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Die
Konfigurationen dieser Rotoren umfassen oft einzelne Träger-Scheiben
von gleich vielen/möglichst
vielen Lagen beweglicher Schaufeln und Verbindungen mittels Abstandhaltern,
deren Haupt-Rolle darin besteht, durch Begrenzen des Gas-Kanals/Gas-Raums
eine Dichtigkeit zu etablieren. Die Scheiben sind normalerweise
mit Verlängerungen
zu einer zentralen Struktur des Rotors, an welchem sie mittels Bolzenverbindungen
fixiert sind, hin versehen. Sie umfassen ferner Kragen, welche sich
unter die/den Abstandhalter(n) erstrecken, und untereinander mittels
Bolzenverbindungen an ihren Enden verbunden sind. Sie sind auf diese
Weise direkt mit den benachbarten Scheiben vereinigt, und darüber hinaus
mittels der indirekten Verbindung mittels der zentralen Struktur
des Rotors. Man beobachtet allerdings, dass dies Konfiguration weniger
steif ist, als man hoffen könnte,
was darüber
hinaus enttäuschend
ist, weil alle diese verschraubten Vorrichtungen lange zu montieren
und zu demontieren sind, und ein wesentliches Gewicht darstellen.
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Eine
bevorzugte Konfiguration wird mit der Erfindung vorgeschlagen, Es
handelt sich in der allgemeinsten Form um eine Rotorkonfiguration,
umfassend eine Aufeinanderfolge von Scheiben, welche Schaufeln tragen,
verbunden mittels Abstandhaltern, dadurch gekennzeichnet, dass zwei
der Scheiben an entgegengesetzten Enden der Aufeinanderfolge mit Verlängerungen
zum Verbinden mit einer zentralen Struktur des Rotors versehen sind,
wobei die Scheiben mit ringförmigen
Rändern
versehen sind, wobei die Abstandhalter auf den Rändern angeordnete Kragen umfassen,
und die Scheiben und die Kragen komplementäre Netzwerke aus klauenartigen
Zähnen
und Aufnahmen dieser Zähne
rings der Kragen umfassen.
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Das
Dokument
FR 1201123 beschreibt
eine Rotorkonfiguration, welche eine Aufeinanderfolge von Scheiben,
welche Schaufeln tragen, umfasst, welche mittels Abstandhaltern
verbunden sind, wobei die Abstandhalter mit Vorrichtungen zum Verbindungs-Zentrieren
rings der Rotations-Achse des Rotors, und zum Anhalten bei Rotation
versehen sind, welche mit komplementären Verbindungs-Vorrichtungen zusammenwirken,
welche auf den Scheiben angeordnet sind.
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Die
wesentliche Neuheit dieser Konfiguration betrifft daher die Verbindung
zwischen den Scheiben und den Abstandhaltern: die Abstandhalter
sind nunmehr steife Teile, welche dafür verantwortlich sind, die
dazwischen liegenden Scheiben zu halten, und mit Vorrichtungen zum
Verbindungs-Zentrieren rings der Rotor-Achse und zum Halten bei
Rotation versehen sind, welche mit auf den Scheiben angeordneten komplementären Vorrichtungen
zusammenwirken. Die Bolzen-Verbindungen zwischen den Scheiben können daher
verschwinden, sowie auch die Verbindungen der dazwischen liegenden
Scheiben mit der zentralen Struktur des Rotors: die dazwischen liegenden
Scheiben sind daher am Abstandhalter aufgehängt/gefedert.
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Obwohl
der sich ergebende Aufbau locker erscheinen könnte, ist er vielmehr steifer
als die bekannten Aufbau-Modi.
Ein Grund ist ohne Zweifel, dass die bislang verwendeten Bolzen
eine kleinere Anzahl aufwiesen, während die klauenartigen Zähne, gemäß einer
wichtigen Ausführungsform
der Erfindung, Enden der Füße der Schaufeln
entsprechen können,
welche in individuellen Rillen der Scheiben im Eingriff sind, welche
die Scheibe queren, wobei ihre Enden die Rillen begrenzen. Die klauenartige Verbindung
greift daher auf eine große
Anzahl von Zähnen
zurück,
ohne dass die Konfiguration dadurch komplizierter würde, weil
dies keine zusätzlichen
Teile impliziert, und nur auferlegt, die Füße der Schaufeln gegenüber der
bisherigen Verfahrensweise zu verlängern.
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In
einer besonders einfachen Konfigurations-Form sind die Verlängerungen
der End-Scheiben stromlinienförmig,
und sind miteinander mittels zum gegenseitigen Fixieren vorgesehenen
Flanschen verbunden. Die Konfiguration gemäß der Erfindung ist daher eine
einheitliche und kompakte Struktur, welcher es möglich ist, sich mit der zentralen
Struktur des Rotors mittels eines einzelnen verschraubten Flansches
zu verbinden. Darüber
hinaus können
die Verlängerungen
der End-Scheiben noch mittels eines Netzwerks klauenartiger Zähne und Aufnahmen
dieser Zähne
verbunden werden, um eine steifere direkte Verbindung zwischen den End-Scheiben
sicherzustellen.
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Weitere
Details, Merkmale und Vorteile der Erfindung seien jetzt mittels
der Figuren beschrieben:
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1 ist
eine Ansicht einer ersten Ausführungsform
der Erfindung,
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2 ist
eine Darstellung der Art der Verbindung der Scheiben an den Abstandhaltern,
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und 3 zeigt
eine leicht andere Ausführungsform
der Erfindung.
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Der
hier betrachtete Rotor, welcher in 1 dargestellt
ist, umfasst eine Zentral-Struktur 1 einer Art, welche
indifferent ist, und normalerweise in den bekannten Turbinen-Maschinen
aus Elementen zusammengesetzt ist, welche mittels Bolzenverbindungen
zusammengesetzt sind. Die Konfiguration gemäß der Erfindung trägt das allgemeine
Bezugszeichen 2, und erstreckt sich rings eines Abschnitts
der Zentral-Struktur 1; ihre wesentlichen Elemente bestehen
aus zwei End-Scheiben 3 und 4, zwei dazwischen
liegenden Scheiben 5 und 6, welche zwischen den
vorhergehenden angeordnet sind, und drei Abstandhaltern 7, 8 und 9,
welche die Scheiben (jeweils: 3 und 5, 5 und 6, 6 und 4)
jeweils paarweise verbinden. Die Scheiben 3, 4, 5 und 6 sind
im Wesentlichen eben, parallel, und aufeinanderfolgend angeordnet;
sie sind alle dazu vorgesehen, Lagen mobiler Schaufeln 10 zu
tragen, welche sich in den Gas-Kanal/Gas-Raum zwischen feststehenden Scheiben 11 erstrecken.
Die Abstandhalter 7, 8 und 9 tragen hier
Laschen 12, das heißt
ringförmige
Bergkämme
von Labyrinth-Verbindungen, welche in Kränze von abtragbarem Material 13 eindringen,
welche rings fixierter Schaufel-Lagen 11 angeordnet sind, um
eine Dichtigkeit zu etablieren, und den Durchfluss von Gasen, welche
die fixierten Schaufeln 11 umströmen, und Wirkungsgrad-Verluste erzeugen,
schwierig werden zu lassen. Alle diese Details, welche gut bekannt
sind, bilden keinen Gegenstand einer ausgiebigeren Beschreibung.
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Es
ist nützlicher,
zu erwähnen,
dass nur die Außen-Scheiben 3 und 4 ferner
mit ihren normalen/normgemäßen Elementen
versehen sind, umfassend: einen Außen-Kranz 14, einen
Innen-Kranz 15 und einen die zwei Kränze verbindende Verbindungs-Teil 16,
eine Verlängerung 17 oder 18,
welche vom Kranz 15 ausgeht, und sich radial nach innen
erstreckt, während
sie eine konische stromlinienförmige
Form aufweist, um die eine der anderen anzunähern; wobei die Verlängerung 18 der
Scheibe 4 einen End-Ring 19 umfasst, welcher mit
einer ringförmigen Trage-Vorrichtung 20 der
Verlängerung 17 der
Scheibe 3 im Eingriff ist, und an einer Andruck-Fläche 21 dieser
Verlängerung 17 endet;
wobei eine Mutter 22 auf eine mit Gewinde versehene Fläche 23 der
Verlängerung 17 geschraubt
ist, welche sich hinter den Träger 20 erstreckt,
und den Ring 19 gegen die Andruck-Fläche 21 hält. Darüber hinaus
sind der Ring 19 und die Verlängerung 17 mit Zähnen versehen, welche
sich in dazwischen liegende Aufnahmen einfügen, um eine ringförmige Klaue 24 zu
bilden. Diese Verbindung ermöglicht
es, die Scheiben 3 und 4 bei einer unverrückbaren
Position zu halten. Die Verlängerung 17 erstreckt
sich weiter zum Zentrum des Rotors hin, und vereinigt sich mit der
Zentral-Struktur 1 mittels einer Konfiguration mit Bolzen
versehener Flansche 25.
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Die
dazwischen liegenden Scheiben 5 und 6 sind dazu
von solchen Verlängerungen
nach innen frei, und sind daher weder mit anderen Scheiben noch
mit der Zentral-Struktur 1 des Rotors direkt verbunden/vereinigt.
Sie sind nur mittels der Abstandhalter 7, 8 und 9 mittels
Verbindungen gestützt/gehalten,
welche jetzt mittels 2 beschrieben werden.
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Die
Abstandhalter 7, 8 und 9 sind mit ebenen Kragen 26 und 27 versehen,
welche sich von ihren entgegengesetzen Enden aus radial nach innen
erstrecken. Sie stützen
sich auf ringförmigen
Rändern axialer
Ausdehnung 28 und 29 der Scheiben 3, 4, 5 und 6 ab,
welche ihnen gegenüberliegen/ihnen
zugewandt sind. Die Kragen 26 und 27 sind mit
Aufnahmen 30 versehen, in welche Enden von Füßen 31 der beweglichen
Schaufeln 10 eindringen. Die oft zum Zusammensetzen beweglicher
Schaufeln zu einer Scheibe eingesetzte Konfiguration – welche
darin besteht, Rillen 32 einzuarbeiten/zu verwenden, welche den äußeren Kranz
der Scheibe in Axialrichtung oder schräger Richtung queren und deren
Querschnitt eine verdickte Form, eine Schwalbenschwanz-Form, eine
Tannen/Fichten/Nadel-Form oder dergleichen aufweisen, welche sich
zum Scheiben-Äußeren hin mittels
eines Halses öffnen,
welcher eng ist, und einen Fuß einer
mobile Schaufel zurückhält, ist
hier dahingehend perfektioniert, dass die Füße 31 an einem Teil
ihres Querschnitts verlängert
sind, und über
die Rillen 32 hinausragen. Man bemerkt auch, dass es keine
spezifische Vorrichtung gibt, um das Gleiten der Füße 31 in
den Rillen 32 zu verhindern, wobei diese Funktion mittels
der Kragen 26 und 27 sichergestellt ist, deren
Außen-Flächen gegen
die Seiten-Flächen
der Außen-Kränze 14 stoßen, und
daher die Bewegungen der beweglichen Schaufeln 10 anhalten,
wobei sie einen Teil der besetzten Rillen mittels eines nicht-langgestreckten
Teils der Füße 31 sperrt/verriegelt.
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Das
Festschrauben der Mutter 22 hält die Kohäsion der Anordnung in Axial-Richtung
mittels des Andrucks der Scheiben 3 bis 6 und
der Abstandhalter 7 bis 9 an den Kragen 26 und 27 aufrecht.
Ihr Zentrieren ist mittels Andrucks der Kragen 26 und 27 gegen
die Ränder 28 und 29 in
Radial-Richtung garantiert. Schließlich werden die Drehungen
mittels der Klauen verhindert, welche die Zähne, welche von den verlängerten
Enden der Füße 31 der
beweglichen Schaufeln 10 gebildet werden, und die zugehörigen Aufnahmen 30 der
Kragen 26 und 27 intervenieren lassen, was der
Anordnung beim Zusammenbau eine bessere Steifigkeit gegenüber Torsion
erteilt. Es bewirkt auch ein Zusammenkommen der Klaue 24,
welche zwischen den Verlängerungen 17 und 18 der äußeren Scheiben 3 und 4 realisiert
ist. Sie weist die Nützlichkeit
auf, eine direkte Verbindung zum Anhalten bei Rotation zwischen
den End-Scheiben 3 und 4 zu etablieren, und trägt somit
zur Torsions-Steifigkeit bei. Sie ist jedoch nicht notwendig, weil
analoge Klauen bei den Verbindungen zwischen den Scheiben 3 bis 6 und
den Abstandhaltern 7 bis 9 existieren; wenn sie
trotzdem vorhanden ist, kann sie dazu beitragen, die Anordnung hyperstatisch
werden zu lassen, und kann daher nahelegen, eine der anderen Klauen
wegzulassen, beispielsweise eine von denen des zentralen Abstandhalters 8.
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Zurückkehrend
zu 1, ist zu sehen, dass die Anordnung mittels Spann-Vorrichtungen 33, 34 und 35 vervollständigt wird,
welche jeweils zu den Abstandhaltern 7, 8 und 9 konzentrisch
sind, und mit diesen zusammen Belüftungs-Luft-Durchgangs-Kammern 36, 37 und 38 begrenzen,
welche von Rillen 32 freie Abschnitte queren. Der Eintritt
der Belüftungs-Luft
wird mittels Kanälen 40 bewirkt,
welche zwischen einem weiter stromaufwärts angeordneten Flansch 41 der
Scheibe 3, und einem zusätzlichen Abstandhalter 42,
welcher mit einer anderen Labyrinth-Verbindung 43, stromaufwärts von
der Scheibe 3, und welche(r) kein Teil der Erfindung bildet,
verbunden ist, etabliert ist; und der Ausgang dieser Belüftungs-Luft
wird zum Gas-Kanal/Gas-Raum hin bewirkt, nachdem die Rillen 32 der
am weitesten stromabwärts
angeordneten Scheibe 4 überwunden wurden.
Das Bezugszeichen 44 bezeichnet eine Leitung zum Eintritt
der Belüftungs-Luft
vor der erfindungsgemäßen Konfiguration,
und in den Verlängerungen 17 und 18 der
End-Scheiben 3 und 4 sind Durchgänge 45 und 46 vorgesehen,
um der Belüftungs-Luft
zu ermöglichen,
eine Kammer 47 im Inneren der Konfiguration 2 zu
kühlen,
und insbesondere die dazwischen liegenden Scheiben 5 und 6,
welche im Wesentlichen enthalten/umschlossen sind. Die Spann-Vorrichtungen 33 und 35 umfassen
Laschen 48, welche sich radial nach außen erstrecken und in in den
Rändern 28 der
Scheiben eingearbeitete Kerben eindringen. Sie sind/werden daher
bezüglich
Rotation zurückgehalten.
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Die 3 zeigt
eine etwas andere Konfiguration, wobei die Spann-Vorrichtungen 33 bis 35,
sowie die getrennten Kammern 36 bis 38 verschwunden
sind. Die Belüftungs-Luft-Durchsätze, welche
die Rillen 32 queren, strömen direkt in den Gas-Kanal/Raum.
Die Abstandhalter 7, 8 und 9 werden dann durch
Abstandhalter 107, 108 und 109 ersetzt,
welche ihnen ähneln,
aber bei welchen der stromaufwärts
angeordnete Kragen (26) durch einen invertierten Kragen 126 ersetzt
ist, welcher sich von dem Haupt-Teil des Abstandhalters aus nach
außen
erstreckt. Die Prinzipien und die Vorteile der Anordnung bleiben
unverändert:
insbesondere stützen
sich die Kragen 126 weiterhin auf den Ränder 28 ab, und umfassen
Durchgangs-Aufnahmen 3Q an
den verlängerten
Füßen 31 der
Schaufeln, um klauenartige Verbindungen zu etablieren, und sie umfassen
Abschnitte zum Zurückhalten
der Füße gegenüber Gleit-
Bewegungen.
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Es
sei hinzugefügt,
dass der Zusammenbau der Rotorkonfiguration 2 sehr einfach
durchzuführen ist,
weil er im aufeinander folgenden Aufeinanderstapeln der Scheiben,
Abstandhalter und Spann-Vorrichtungen, und Festziehen der einzigen
Mutter 22 besteht, wenn die Verlängerungen 17 und 19 der End-Scheiben 3 und 4 verbunden
worden sind.