DE657780C

DE657780C - Fastening of highly stressed wheels on shafts

Info

Publication number: DE657780C
Application number: DEA77944D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1935-12-13
Filing date: 1935-12-13
Publication date: 1938-03-12
Also published as: BE418899A; FR47869E

Description

Die Verbindung von hochbeanspruchten Laufrädern mit Wellen, welche gewöhnlich durch Schrumpfung mit oder ohne Verwendung von Keilen für die Übertragung der Umfangskräfte hergestellt wird, wird oft im Betriebe lose. Dies ist besonders dann der Fall, wenn außer der hohen Beanspruchung auch noch verschiedene Erwärmungen vorkommen können, wie dies beispielsweise bei Dampfturbinen der Fall ist, wo beim Eintritt von Wasser in das Turbinengehäuse das Laufrad rasch von der Heißdampftemperatur auf Sattdampftemperatur abgekühlt wird und sich dabei auf die noch heiß bleibende Welle dermaßen aufschrumpft, daß eine bleibende Verformung entsteht. Nehmen dann nachher die beiden Teile, Rad und Nabe, wieder die gleiche Temperatur an, so· sitzt das überschrumpfte Rad lose auf der Welle, wobei auch an durch Keile gesicherten Laufrädern Schwingungen und Betriebsstörungen entstehen können.The connection of highly stressed impellers with shafts, which is common produced by shrinkage with or without the use of wedges to transfer the peripheral forces, is often im Plants loose. This is particularly the case when, in addition to high stress, different warmings can also occur, as is the case with, for example The case of steam turbines is where when water enters the turbine housing the impeller is rapidly cooled from the superheated steam temperature to saturated steam temperature and it is shrunk onto the still hot shaft to such an extent that permanent deformation occurs. Then take them afterwards both parts, wheel and hub, are at the same temperature again, so that the shrink fit Wheel loosely on the shaft, with vibrations and malfunctions also on impellers secured by wedges can arise.

Man hat deshalb vorgeschlagen, zwar das Drehmoment in bekannter Weise durch Keile zu übertragen, dagegen zur dauernden Zentrierung des Rades auch bei Dehnungen eine gut federnde Büchse zwischen Rad und Welle anzuordnen, deren eines Ende auf die Welle geschrumpft ist und deren anderes Ende seitwärts die Nabe des Rades umklammert. Es sind für die beiden Aufgaben der Drehmomentübertragung und der Zentrierung also je besondere Elemente erforderlich. Sowohl die Federungseigenschaften als auch der Schrumpf auf der Welle gehen jedoch bei den hohen Temperaturen leicht verloren. Es kann dann die genannte Schrumpfverbindung die Rolle einer Zentrierung überhaupt nicht mehr übernehmen, das Rad beginnt zu wackeln und schlägt seine Keile aus. Dazu kommt, daß durch diese Bauart die Tragfläche der Keile und Keilnuten stark vermindert wird, was das Losklopfen der Räder begünstigt.It has therefore been proposed, although the torque in a known manner by means of wedges to transfer, on the other hand, for permanent centering of the wheel even when stretched to arrange well resilient bushing between wheel and shaft, one end of which on the shaft has shrunk and the other end clasps the hub of the wheel sideways. It special elements are required for the two tasks of torque transmission and centering. As well as however, the resilience properties as well as the shrinkage on the shaft go with the easily lost at high temperatures. It can then use the named shrink connection No longer take on the role of centering at all, the wheel begins to wobble and knocks out its wedges. In addition, with this design, the wing of the wedges and splines is greatly reduced, which favors knocking of the wheels.

Andererseits ist es bekannt, das Rad ohne Büchse auf die Welle zu setzen und nach Fig. ι der Zeichnung eine unmittelbare Schweißverbindung zwischen Laufrad α und Welle b vermittels Schweißlippen zu schaffen und damit beide Aufgaben (Drehmomentübertragung und Zentrierung) zugleich zu lösen. Diese Bauart erfordert ein besonderes Herausarbeiten der Schweißlippen. Nun hängt die Beanspruchung der Schweißnaht stark von der Elastizität der Verbindung ab und diese wieder von der Länge der elastisch nachgebenden Teile zwischen den beiden starren Körpern, Rad und Welle. Da man aus baulichen und Herstellungsgründen Schweißlippen nur eine ganz beschränkte Länge geben kann, so treten bei der Befestigung nach Fig. ι für eine gegebene Dehnung des Rades und eine entsprechende Ablösung weit höhere Beanspruchungen der Schweißnaht auf als bei einer Befestigung mit einer langen Büchse, deren Elastizität zwischen den beiden Schweißstellen wesentlich höher ist als die der kurzen Schweißlippen. Dies ist besonders dort wichtig, wo Schweißlippen unter Umständen über-On the other hand, it is known to put the wheel on the shaft without a bushing and, according to Fig. Ι of the drawing , to create a direct welded connection between the impeller α and shaft b by means of welding lips and thus to solve both tasks (torque transmission and centering) at the same time. This type of construction requires special machining of the welding lips. The stress on the weld seam depends heavily on the elasticity of the connection and this again on the length of the elastically yielding parts between the two rigid bodies, wheel and shaft. Since you can give welding lips only a very limited length for structural and manufacturing reasons, so occur in the attachment according to Fig The elasticity between the two welding points is much higher than that of the short welding lips. This is particularly important where welding lips may

haupt nicht gemacht werden können, wie dies meistens bei Umbauten oder Ausbesserungen der Fall ist.Can not be done at all, as is usually the case with conversions or repairs the case is.

Die Erfindung betrifft dagegen eine mittelbare Schweißverbindung zwischen Laufrad und Welle, ebenfalls unter Benutzung einer Büchse zwischen Welle und Laufrad, die einerseits mit der Welle, andererseits mit dem Rad verbunden ist, aber gemäß der ErfindungIn contrast, the invention relates to an indirect welded connection between the impeller and shaft, also using a bushing between shaft and impeller, the on the one hand with the shaft, on the other hand with the wheel, but according to the invention

ίο im Gegensatz zu der obenerwähnten, nicht angeschweißten Bauart allein, also ohne Keile sowohl zur Zentrierung des Rades als auch zur Übertragung des Drehmomentes dient und infolge möglichst gleicher oder größerer axialer Länge die Elastizität der Schweißnähte an ihren Enden zwischen ihr und der Welle und ihr und dem Rade hebt.ίο in contrast to the above-mentioned, non-welded design alone, i.e. without wedges serves both to center the wheel and to transmit the torque and as a result of the same or greater axial length as possible, the elasticity of the weld seams at their ends between her and the shaft and her and the wheel.

In den Fig. 2 bis 4 sind beispielsweise Ausführungsarten der Erfindung im Schnitt2-4, for example, embodiments of the invention are shown in section

ao durch die Verbindungsstelle dargestellt, wobei der gleich aussehende untere Teil der Einfachheit halber weggelassen ist.ao represented by the junction, the same-looking lower part for simplicity is omitted for the sake of

α ist das Laufrad, b die Welle und c eine Büchse, die in den gezeichneten Beispielen axial länger als die Radnabe ist, aber auch gleich deren Länge sein kann. Das Ende d der Büchse ist mit der Radnabe und das Ende e mit der Welle verschweißt (Fig. 2). α is the impeller, b the shaft and c a bushing, which in the examples shown is axially longer than the wheel hub, but can also be the same length. The end d of the sleeve is welded to the wheel hub and the end e to the shaft (Fig. 2).

Um die für die Schweißung erwünschte Elastizität der Verbindung in der Nähe der Schweißstelle zu erhalten, kann die Büchse in der Nähe der Schweißung zwischen Rad und Büchse oder in der Nähe der Schweißung zwischen Büchse und Welle dünner gehalten werden, wodurch ein Spalt / oder g (Fig. 3) entsteht, der die gewünschte Nachgiebigkeit der Verbindung während des Schweißens und beim Abkalten der Schweißung ergibt. Diese Nachgiebigkeit kann nach Fig. 4 auch auf die bekannte Weise durch Schweißlippen noch weiter verbessert werden.In order to obtain the elasticity of the connection near the welding point that is desired for the weld, the bushing can be kept thinner near the weld between the wheel and the bushing or near the weld between the bushing and the shaft, creating a gap / or g ( Fig. 3) arises, which gives the desired flexibility of the connection during welding and when the weld cools down. According to FIG. 4, this flexibility can also be further improved in the known manner by welding lips.

Die Verbindung gemäß der Erfindung ist vor allem wertvoll zur nachträglichen Herstellung für Ausbesserungen an Rädern, die auf die eingangs beschriebene Art lose geworden sind. Es kann dann die zu groß gewordene Nabenbohrung noch etwas erweitert und die Büchse zwischen Laufrad und Welle gesetzt und in der beschriebenen Weise einerseits mit der Radnabe, andererseits mit der Welle verschweißt werden.The compound according to the invention is particularly valuable for subsequent production for repairs to wheels that have become loose in the manner described above are. The hub bore that has become too large can then be expanded a little and put the bushing between the impeller and the shaft and in the manner described on the one hand be welded to the wheel hub, on the other hand to the shaft.

Die Büchse kann so dick gewählt werden, daß sie und ihre beiden Schweißungen in der Lage sind, das Drehmoment zu übertragen, so daß Keile überflüssig werden.The sleeve can be chosen so thick that it and its two welds in the Are able to transmit the torque, so that wedges are superfluous.

Auch kann das Rad auf diese Büchse aufgeschrumpft werden, so daß normalerweise ein Ablösen des Rades von der Büchse und der Büchse von der Welle nicht stattfindet. Tritt jedoch ein solches beispielsweise durch die eingangs geschilderten Betriebsverhältnisse doch ein, so bleibt das gedehnte Rad durch die Büchse konzentrisch geführt und kann auch, wenn dauernd verformt, ohne Schwingungen und damit ohne Betriebsstörungen arbeiten. Die große Länge der Büchse: verhindert dabei, wie rechnerisch nachgewiesen werden kann, daß die Schweißungen zu stark beansprucht werden und reißen.The wheel can also be shrunk onto this sleeve, so that normally a detachment of the wheel from the liner and the liner from the shaft does not take place. However, if this occurs, for example, due to the operating conditions described above but one, the stretched wheel remains concentrically guided by the bushing and can also, if permanently deformed, without vibrations and thus without operational disruptions work. The great length of the rifle: prevents how arithmetically it can be proven that the welds are stressed too much and tear.

Claims

Patent claims:
ι. Device for fastening high

stressed impellers on shafts by means of arranged between shaft and impeller Bushing which is connected on the one hand to the shaft and on the other hand to the wheel, characterized by an indirect one Welded connection between impeller and shaft via the sleeve, which alone both serves to center the wheel as well as to transmit the torque and as a result of the same or greater axial length as possible, the elasticity of the weld seams at their ends between her and the shaft and her and the wheel.

2. Device according to claim 1, characterized in that for the purpose of improving the elasticity of the welded joint, the sleeve over a certain length, starting from the welding point, is kept thinner than on the remaining length, so that between the metal to be welded and the sleeve Gap (Λ g) arises (Fig. 3)

1 sheet of drawings