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Beiderseits radial beaufschlagte, zweiteilige Scheibe als Schaufelträger
für Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen Um die Temperaturunterschiede
in den Tragringen für die Schaufelkränze von Scheiben für Kreiselmaschinen, insbesondere
Dampf- oder Gasturbinen, aus denen die Tragringe ausgestochen sind, zu vermindern
und hierdurch bei Leitscheiben einer Vergrößerung der radialen Abdichtungsspiele
oder bei Rädern einer zu starken Schrägstellung der Scheiben entgegenzuwirken, ist
bereits vorgeschlagen worden, die Scheiben in zwei Hälften zu zerlegen und zwischen
den Hälften eine etwa radial verlaufende Teilfuge vorzusehen. Die Verbindung der
beiden Hälften hat bereits zu verschiedenen Vorschlägen geführt. Diese Verbindung
soll einerseits elastisch genug sein, um jeder Scheibenhälfte eine unabhängige Ausdehnung
und Schrägstellung zu gestatten, andererseits soll eine einwandfreie gegenseitige
Zentrierung gewährleistet sein. Die bisher für diesen Zweck vorgeschlagenen dünnwandigen,
elastischen Glieder bringen gewisse Nachteile mit sich. Die Herstellung der dünnwandigen
Glieder ist nicht sehr leicht, und insbesondere können sich Bearbeitungsfehler einschleichen,
die bei den geringen Wandstärken leicht gefährlich werden können. Sticht man die
elastischen Glieder aus dem Scheibenbaustoff aus und läßt sie einteilig mit den
Scheiben bestehen, so sind sie bei Beschädigungen nicht leicht zu ersetzen. Führt
man sie getrennt aus, so entsteht ein vielgestaltiger Aufbau. Häufig haben auch
die elastischen Glieder andere Aufgaben wie die Vornahme der Abdichtung zu übernehmen
und werden zweckmäßig von zusätzlichen Formänderungen möglichst entlastet.
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Um einen möglichst kräftigen und doch genügend elastischen Aufbau
sicherzustellen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß parallel
zu einem am Umfang einer Scheibenhälfte in gleicher Richtung wie die Tragringe verlaufenden
Ring ein sich ebenfalls in dieser Richtung erstreckender Ring der anderen Scheibenhälfte
vorgezogen
ist und daß über die Enden dieser beiden Ringe die Verbindung
der beiden Scheibenhälften miteinander erfolgt. Die beiden parallel verlaufenden
Ringe, die über ihre Enden die gegenseitige Verbindung der Scheibenhälften herstellen,
können verhältnismäßig dickwandig ausgeführt werden und ergeben so einen sehr zuverlässigen
Aufbau. Die Tatsache, daß der Ring der zweiten Scheibenhälfte in gleicher Richtung
wieder Ring der ersten Scheibenhälfte verlaufen muß, ,also im allgemeinen entgegengesetzt
zu der Richtung der Tragringe der zweiten Scheibenhälfte, scheint auf den ersten
Blick einen großen zusätzlichen Baustoffaufwand zu bedingen. Tatsächlich ist es
aber so, daß aus dem Baustoff, der beim Ausstechen dieses entgegengesetzt gerichteten
Ringes abfällt, die freien Tragringe für die Beschauflung der Scheiben ausgestochen
werden können, so daß sich praktisch kein Baustoffv erlust ergibt. Nach einem weiteren
Vorschlag der Erfindung wird eine genügende Nachgiebigkeit der Verbindung dadurch
sichergestellt, daß der am Umfang der einen Scheibenhälfte in gleicher Richtung
wie die Tragringe verlaufende Ring durch Verringerung seiner radialen Wandstärke
oder Vergrößerung seiner axialen Länge biegsamer als die Tragringe gestaltet ist.
Hierdurch nimmt der auf diese Weise elastisch gestaltete Ring die gegenseitigen
Formänderungen der Scheibenhälften auf, und es wird möglich, den anderen Ring zur
Versteifung des ganzen Aufbaues entsprechend bereits gemachten Vorschlägen auszunutzen.
Dieses geschieht zweckmäßig dadurch, daß der von der anderen Scheibenhälfte her
vorgezogene Ring durch Erhöhung seiner radialen Wandstärke gegenüber den Tragringen
versteift ist. Die einfachste Verbindung ist nach einer weiteren Erkenntnis der
vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch eine Schrumpfverbindung der beiden Ringenden
oder in besonderen Fällen durch eine gegenseitige Abdichtung der beiden Ringenden
über eine oder mehrere elastische Wellen. Die gegenseitige Abdichtung der beiden
Ringenden über elastische Wellen ist insbesondere bei Leitscheiben vorteilhaft,
da die elastischen Wellen eine sehr einfache Abdichtung gegen die Gehäuse durch
Einstemmen oder Einwalzen zulassen. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Verbindung
der Scheibenhälften ist es erforderlich, auf einen möglichen Unterschied in der
Wärmeausdehnung der beiden an ihren Enden verbundenen Ringe dadurch Rücksicht zu
nehmen, daß die Verbindung der beiden Ringenden mindestens auf der halben Erstreckung
des Radius in Achsrichtung die einzige Berührungsfläche zwischen den beiden Scheibenhälften
bildet. Würde sich beispielsweise der in gleicher Richtung wie die Tragringe verlaufende
Ring der einen Scheibenhälfte stärker ausdehnen als der von der anderen Scheibenhälfte
vorgezogene Ring, so würden beide Scheibenhälften bei starrer Verbindung der Ringenden
zwangsläufig einander genähert. Die Entfernung der nächsten Berührungsflächen der
Scheibenhälften miteinander von den Ringen muß groß genug sein, um eine entsprechende
Formänderung der Scheibenhälften zuzulassen.
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DieAbbildu:ngen zeigen senkrechteSchnitte durch erfindungsgemäß ausgebildeteSchaufelträger
von radial beaufschlagten Dampfturbinen. Abb. i stellt ein Laufrad dar, das aus
zwei Hälften i und 2 besteht. Aus diesen sind die Tragringe 3 und d. ausgestochen
und tragen die Beschauflungen 5 und 6. Die Radhälfte i ist über den Versteifungsring
7 und den elastischen A:bstützring ä bei 9 auf die Welle io aufgeschrumpft und zusätzlich
durch die Mutter i i gehalten. Während bei der Radhälfte -2 alle Tragringe q. und
der zusätzliche elastische Abstützring 12 vom durchgehenden Radrücken parallel in
gleicher Richtung laufen, ist der Ring 7 der Radhälfte i vom Rücken dieses Rades
aus in entgegengesetzter Richtung wie die Tragringe 3 vorgezogen worden und erstreckt
sich nach Zusammenbau der beiden Radhälften parallel zu den Ringen .l. und 12 der
Radhälfte z. Ein zusätzlicher Baustoffaufwand entsteht hierdurch praktisch nicht,
da aus dem Baustoff außerhalb der Ringe 7 die freien Tragringe für die Beschauflung
ausgestochen werden können. Bei 13 ist das freie Ende des Ringes 12 auf das Ende
des Ringes 7 aufgeschrumpft, wodurch die Vereinigung der beiden Radhälften in kräftiger
und zuverlässiger, aber doch elastischer Weise erfolgt. Es genügt, die elastische
Formänderung im wesentlichen dem Ring 12 zu überlassen, während der Ring 7 zur Versteifung
des ganzen Aufbaus ausgenutzt wird. Da die gegenseitigen Durchmesseränderungen nur
als Unterschiede der absoluten Änderungen auftreten und somit klein sind, während
der Ring 12 im Verhältnis zu seinem kleinen Durchmesser lang ist, wird eine ausreichende
Elastizität dieses Ringes schon bei mäßiger Verringerung seiner Wandstärke gegenüber
der Wandstärke der Tragringe d. erzielt. Durch die Schrägstellung der Radhälften
i und 2 unter dem seitlichen Druck des Dampfes treten keine wesentlichen Unterschiede
in den Dehnungen der Ringe 7 und i2 auf, da sich beide Radhälften etwa .im gleichen
Maße schrägsteilen. Um die schwächere Radhälfte 2 durch die kräftige Nabe der Hälfte
i zu stützen, ohne die freie Dehnungsmöglichkeit der Ringe
und 12
zu behindern, sind die Hälften am äußeren Umfang bei 14 anei.narnder angelehnt.
Hier wird auch .das Drehmoment der Hälftet auf die Hälfte i durch die Feder 15 übertragen.
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In Abb. 2 ist ein ähnlich gestalteter Zusammenbau einer zweiteiligen
Leitscheibe wiedergegeben. Es sind 16 und 17 die Scheibenhälften, 18 und i9 die
aus diesen ausgearbeiteten Tragringe, 2o und 21 drie von ihnen getragenen Beschauflumgen.
Auch ,hier weisen die Tragringe i9, die Versteifungsringe 22 und der Abstützring
23 vom durchgehenden Scheibenrücken aus parallel in einer Richtung. Dagegen ist
der Abstützring 24 der Scheibenhälfte 16 von deren Rücken aus in entgegengesetzter
Richtung wie die Tragringe 18 vorgezogen und erstreckt sich nach Zusammenbau der
beiden Scheibenhälften parallel zu den Ringen i9, 22 und 23 der Scheibenhälfte 17.
Auch ,hier kann der innerhalb des Ringes 24 abfallende Baustoff zur Herstellung
der freien Tragringe für die Beschauflung verwendet werden. Die freien Enden .der
Abstützringe 23 und 24 stützen sich zwar in Achsrichtung bei 25 gegeneinander und
bei 26 gegen Flansch 27 'ab und sind hier auch durch eine Verzahnung 28 gegen Verdrehen
gesichert, in radialer Richtung sind sie jedoch frei. Gleichmittigkeit und Abdichtung
wird in diesem Fall durch die dünnwandigen, elastischen Ringe 29 und 3o erzielt,
deren Umfangsquerschnitt eine druckfeste und doch biegsame Halbkreisform aufweist.
Die inneren Ränder der Ringe 29 und 30 sind in die freien Enden der Abstützringe
23 und 24, die äußeren unmittelbar in das Turbinengehäuse 31 eingestemmt. Hierdurch
wird eine bei allen Druck- und Temperaturschwankungen unbedingt dampfdichte Verbi.rndung
erzielt, die doch leicht lösbar ist. Über die Bohrung 32 kann Dampf zwischen den
Ringen 29 und 30 sowie den Scheibenhälften 16 und 17 hindurch zu- oder abgeführt
werden. Der Flansch 27 und der Ansatz 33 am Ring 29 sichern die entgegen dem Dampfdruck
ins Gehäuse eingesetzten Stemmverbindungen gegen Lösen. Die federnde Nachgiebigkeit
dieses Aufbaus ist besonders groß, da sowohl die langen Abstützringe 23 und 24 ,als
auch die dünnwandigen Halbkreisringe 29 und 3o alle radialen Dehnungsunterschiede
ausgleichen. Es können daher die Abstützringe 23 und 24 kürzer und dicker ausgeführt
werden oder auch die dünnwandigen Halbkreisringe 29 und 30 fortfallen. Letztere
gewähren jedoch. den Vorteil, bei allen Druck-und Temperaturverhältnissen mit Sicherheit
abzudichten und die Zu- und Abfuhr von Dampf zwischen den Scheibenteilen ohne Undichtheitsverluste
zu gestatten. Der Ringflansch 27 braucht nicht gegen hohen Druck zu dichten, sondern
nimmt nur den Achsschub unmittelbar von den Abstützringen 23 und 24 bei 26 auf.
In diesen Ringflansch ist bei 34 der Ring 35 mit den letzten Leitschaufelringen
36 eingestemmt.