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Elastischer, langgestreckter Abstützring für Scheiben, vorzugsweise
radial beaufschlagte Schaufelträger; von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder
Gasturbinen Die Erfindung betrifft mit aus dem Scheibenbaustoff herausgearbeiteten,
gleichmittigen Trag- bzw. Versteifungsringen versehene Scheiben, vorzugsweise radial
beaufschlagte Schaufelträger, :die Durchmesser- und Neigungsänderungen infolge Temperaturschwankungen
oder seitlicher Druckbelastung sowie gleichzeitig Drehmomenten unterworfen sind,
von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen. Derartige Scheiben werden
zweckmäßig durch einen elastischen, langgestreckten Abstützring am Abstützkörper,
wie Welle oder Gehäuse, befestigt, um die Durchmesser- und Neigungsänderungen zu
ermöglichen. Bei hochbeanspruchten Scheiben treten hierbei im wesentlichen zwei.
Schwierigkeiten auf. Einmal müssen zur Übertragung des Drehmomentes, die zweckmäßig
unter m glichster Umgehung des elastischen Abstürtzringes erfolgt, große Radialflächen
angeordnet werden, die neben. dem Abstützring schlecht untergebracht werden können
oder arri Abstützring selbst nachteilige Verdickungen oder Einschnitte hervorrufen
und hierdurch die Spannungen örtlich erhöhen. Weiterhin treten in dem elastischen,
lan,ggestreckten Abstützring infolge der Durchmesseränderungen Umfangsspannungen
auf, die einer ,günstigen Verteilung der Biegungsspannungen Widerstand entgegensetzen
und so die Biegungsspannungen örtlich steigern. Zur Entlastung derartiger Umfangsspannungen
und zur Erzielung einer besseren Verteilung der Biegungsspannungen 'ist zwar bei
langgestreckten Ringen eine Aufschlitzung bereits vorgeschlagen worden. Jedoch,
ließ die Forderung, daß die Abstützung gegen den seitlichen Überdruck abdichten
muß, eine derartige Aufachlitzung als unbrauchbar erscheinen.
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Erfindungsgemäß wird erkannt, daß durch Ausnutzung von Schlitzen,
welche den elastischen Abstützring von den Umfangsspannungen entlasten, als Keilnuten
für die das Drehmoment übertragenden Keile die Gesamtanordnung
derart
vereinfacht und verbessert wird, daß eine Abdichtung der Schlitze durch eine elastische
Welle, die nur abzudichten hat, tragbar wird und daß eine solche elastischo Welle
zwischen Abstützring und Scheibenrand leicht untergebracht werden kann, ohne den
Platzbedarf oder die Beanspruchungen zu vergrößern. Die Erfindung besteht demnach
darin, daß das Drehmoment @ auf den Stützkörper übertragende Keile in Tangentialspannungen
des Stützrings entlastende, den Stützring auf eine Teilstrecke der axialen Länge,
aber über- .die ganze radiale Dicke aufspaltende Schlitze eingreifen, die durch
eine den Ringraum zwischen Stützring und Scheibenrand überbrückende elastische Welle
abgedichtet sind. Damit ergeben sich in den Seitenwänden der Schlitze reichlich
bemessene Radialflächen als Anlageflächen für die Keile zur Übertragung des Drehmoments.
Die balkenförmigen Teile des Abstützrings, die zwischen den Schlitzen stehenbleiben,
sind hochelastisch wie einfache Balken, da die Umfangsspannungen fortfallen; sie
sichern aber nach wie vor eine völlige Wahrung der Gleichmittigkeit von Scheibe
und Stützkörper. Die zusätzliche elastische Welle hat ,also nur die Aufgabe der
Abdichtung zu übernehmen. Sollte durch Überbeanspruchung oder Werkstoff- und Ausführungsfehler
ein Bruch der elastischen Welle eintreten, so ist nur eine Undichtheit die Folge,
aber nicht eine sonstige mechanische Beschädigung. Um die elastische Welle recht
nachgiebig zu gestalten und doch in dem :engen Raum zwischen Abstützring und Scheibenrand
unterzubringen, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die
den Ringraum zwischen Stützring und Scheibenraüd überbrückende elastische Welle
im wesentlichen aus zwei übereinandergeschobenen, vorzugsweise schwach konischen
Zylinderstücken besteht, die am einen Ende dichtend, vorzugsweise durch Schweißung,
miteinander verbunden und mit dem anderer. Ende am Scheibenrand bzw. Abstützring
ebenfalls dichtend, vorzugsweise durch Stemmverbindungen, befestigt sind.
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Die Abbildungen geben den Erfindungsgedanken an Hand eines radial
beaufschlagten Dampfturbinenlaufrads wieder. Es ist i das Laufrad, :aus dem die
Tragringe z und 3 durch Einstechen von Nuten ausgearbeitet sind. Die Tragringe tragen
die Schaufeln q. und 5. Die Ringe 6 und 7 sind Versteifungsringe, welche die Widerstandsfähigkeit
gegen den in Richtung des Pfeils A wirkenden Dampfdruck @erhöhen. Das Rad ist ,als
sog. Leichtscheibe ausgebildet; die Widerstandsfähigkeit gegen den Dampfdruck beruht
also im wesentlichen auf der Verwindungssteifigkeit der Trag- und ' Versteifungsringe.
Derartige Scheiben müssen so nachgiebig abgestützt werden, daß sie sich unter der
Wirkung des Dampfdrucks etwas schräg stellen können. Außerdem sollen sie ihren Durchmesser
bei Temperaturschwankungen frei ändern können. Die elastische Abstützung wird durch
den langgestreckten Abstützring 8 bewirkt, der am einen Ende mit dem Versteifungsring
7 zusammenhängt und am anderen Ende mit dem Bund 9 auf die Welle i o aufgeschrumpft
ist. Der Bund 9 ist außerdem durch die Mutter i i fest eingespannt.
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Um ausreichende Nuten für die Keile 12, die das Drelimom@ent des Rads
auf die Welle i o übertragen, zu schaffen und hierbei nicht nur eine Schwächung
des elastischen Abstützrings 8 zu vermeiden, sondern ihn im Gegenteil von den nachteiligen
Umfangsspannungen zu entlasten, sind über einen wesentlichen Teil des Abstützrings
8 sechs Schlitze i3 vorgesehen, wie Abb. 2, die einen Schnitt nach II-II der Abb.
i darstellt, in kleinerem Maßstab zeigt. In drei dieser Schlitze greifen die Keile
12 ein. Bei sehr großem Drehmoment können natürlich in alle Schlitze Keile eingefügt
werden. Durch die Schlitze 13 entstandene Undiclitheit wird durch .eine elastische
Welle beseitigt, die aus zwei übereinandergeschobenen dünnen, schwach konischen
Zylinderstücken 14 und 15 besteht. Bei 16 sind diese Zylinderstücke miteinander
verschweißt, bei 17 und 18 mit dem ungeschützten Bund g des Abstützrings 8 bzw.
dem Versteifungsring 7 verstemmt. Da der Bund 9 von der Mutter i i dicht eingeklemmt
ist, kann kein Dampf durch .die Schlitze ,auf die Rückseite des Rads gelangen. Die
Mutter i i übernimmt zudem den Achsschub unmittelbar von dem Versteifungsring 7.
-Eine gleichartige Ausführung kann beispielsweise auch zur Abstützung des äußeren
Rands einer ruhenden Leitscheibe dienen. Die Erfindung ist also keineswegs auf die
Verwendung bei umlaufenden Rädern beschränkt. Auch ist eine anderweitige Verwendung
der gezeigten Form d-er elastischen Welle denkbar.