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Seitlichem Überdruck ausgesetzte Scheibe, vorzugsweise Schaufelträger
für Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen Seitlichem Überdruck
ausgesetzte umlaufende oder ruhende Scheiben, aus denen vorzugsweise auf beiden
Seiten durch Einstechen ringförmiger Nuten gleichmittige, durch Stege verbundene
Ringe herausgearbeitet sind, deren Verwi.ndungswi@derstand zur Versteifung der Scheibe
durch Ermöglichung einer Neigungsänderung der Scheibenmittelebene mittels nachgiebiger
Abstützung äusgenütztwird,sind insbesondere als Schaufelträger für Kreiselmaschinen,
vorzugsweise Dampf- oder Gasturbinen, bekanntgeworden. Um die Neigungsänderung der
Scheibenmittelebene zu ermöglichen und gleichzeitig eine gute Wärmebeweglichkeit
des ganzen Aufbaues zu sichern, befestigt man derartige Scheiben im allgemeinen
mit einem dünnen, elastiscbe:i Glied an dem sie tragenden Maschinenteil. Solange
es sich um geringe seitliche Überdrücke handelt, befriedigt diese Lösung durchaus.
Sobald aber die Drücke des Arbeitsmittels ansteigen und insbesondere der Druckunterschied
dadurch größer wird, daß auf beiden Seiten nacheinander beaufschlagte Schaufelreihen
angeordnet sind, bereitet dieses dünnwandige, elastische Glied Schwierigkeiten.
Weder ist das elastische Glied infolge seiner dünnen Wandstärke geeignet, selbst
dem hohen Druckunterschied zu widerstehen, noch trägt es fühlbar zu einer Versteifung
der Scheibe bei.
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Die vorliegende Erfindung erkennt, daß es auch mit einem Ringe von
angenähert der Wandstärke der übrigen Ringe möglich ist, eine genügend elastische
Abstützung zu erzielen, wenn diesem Ring eine ausreichende
Länge
gegeben wird. Die Unterbringung eines solchen verstärkten, langen Ringes stößt jedoch
auf Schwierigkeiten, insbesondere bei radial beaufschlagten Kreiselmaschinen. Es
muß beispielsweise bei seitwärts des inneren Umfanges von innen abgestützten Scheiben
dafür Sorge getragen werden, daß das in die Beschauflungsebene eintretende oder
aus ihr austretende Treibmittel genügend Platz zu seiner Strömung findet. Andererseits
ist inan gezwungen, zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades mit der Beaufschlagung
de-Scheibe möglichst weit nach innen bis auf kleinen Durchmesser zu gehen. Zwischen
der Welle und dem innersten Schaufelkranz blieb bisher in den meisten Fällen nur
gerade so viel Platz übrig, als zur Umlenkung des Treibmittelstroines erforderlich
ist. Ein in diesem Raum untergebrachter, verhältnismäßig dicker und langer elastischer
Ring würde die gesamte Anordnung sehr ungünstig bei in-Russen. In Erkenntnis dieser
Schwierigkeiten schlägt die vorliegende Erfindung für derartige Scheiben vor, daß
an der Abstützstelle durch einseitiges Einstechen einer ringförmigen Nut der Steg
bis etwa zu einer durch die freien Ringenden verlaufenden Radialebene verschoben
und der so int wesentlichen aus der ganzen Scheibendicke mit angenähert der Wandstärke
anderer Ringe herausgearbeitet Stützring am freien Ende mit dem Abstützungskörper
starr oder um eine tangentiale Achse drehbar verbunden ist. Durch die Verlegung
des Verbindungssteges zwischen den Abstützring und den innersten Scheibenritig,
der häufig ein verdickter Versteifungsring sein wird, wird die ganze axiale Ausdehnung
der auf beiden Seiten mit Ringen v ersellenen Scheibe für die Ausbildung des Abstützringes
ausgenutzt, und es kann auf diese Weise vermieden werden, daß der Ring selbst bei
ausreichender Länge störend vorsteht. Insbesondere aber ist es auf diese "'eise
möglich, auch den Verwindungswiderstand des Abstützringes zur Erhöhung der gesamten
Widerstandsfähigkeit der Scheibe gegen den seitlichen Überdruck auszunutzen. Es
ist hierbei nicht ungünstig, daß der Verbindungssteg zwischen dem Abstützring und
dem benachbarten Ring einseitig an diesen angreift, da auf diese Weise die beiden
Ringe zusammen wiederum ein Glied in der Gestalt eines liegenden U bilden
und so in der Form dem bisher dünnen elastischen Ring sich annähern. Das Verwindungsmoment
des Stützringes wird aber über diesen seitlich angeordneten Steg ebensogut übertragen,
wie durch den bisher üblichen Steg in der Mittelcbene der Scheibe. Insbesondere
wirkt sich aber die seitliche Verschiebung des Verbindungssteges bei reiner Fliehkraftbeanspruchung
im Leerlauf, bei tvelcher praktisch kein seitlicher Überdruck auftritt, sehr günstig
aus, da sich dann der Abstützring und der benachbarte Ring entgegengesetzt schief
stellen können und so der Scheibe eine freie Ausdehnung ermöglichen. Mit -der kürzesten
axialen Länge für den Abstützring kommt man aus, wenn das freie Ende um eine tangentiale
Achse drehbar mit dein abstützenden Maschinenteil verbunden wird. Es ist aber eine
starre Verbindung praktisch gleichwertig, wenn die Ringlänge j um etwa 1/3 vergrößert
wird. In vielen Fällen ist daher die teuere drehbare Abstützung nicht erforderlich.
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'Zach einer weiteren Erkenntnis der Erfindung ist es von großer Bedeutung,
daß auch durch die zusätzlichen Maschinenteile, welche die Verbindung des freien
Endes des Abstützringes mit dem abstützenden Maschinenteil, z. B. der Welle, vornehmen,
der Strom des Arbeitsmittels in keiner Weise behindert wird. Da eine Stemmverbindung
an dem freien Ende des Abstützringes entweder mit Rücksicht auf die Richtung des
Achsschubes nicht anwendbar ist oder bei entgegengesetzter Richtung des Achsschubes
zu schwer zugänglich wird, wird man in den meisten Fällen die Verbindung durch eine
Mutter vornehmen müssen. Um eine Mutter mit ausreichender Gewindelänge in dem zur
Verfügung stehenden Raum zuverlässig unterbringen zu können, wird in weiterer Ausbildung
der Erfindung vdrgeschlagen, daß eine Verdickung am freien Ende des Stützringes
durch eine innerhalb des Stützringes angeordnete ringförmige Mutter gegen eine mit
dem abstützenden Maschinenteil, vorzugsweise einer Welle, verbundene Schulter unter
gleichzeitiger Zentrierung angepreßt ist.
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Die Abbildungen zeigen beispielsweise die Ausführung des Erfindungsgedankens
für ein radial beaufschlagtes Dampfturbinenrad. Die Abb. i gibt einen radialen Schnitt
durch ein derartiges Rad wieder. Das Rad selbst ist finit i bezeichnet und trägt
auf der Vorderseite die auswärts durchströmte Besch.auflung 2 mit den Kopftingen
3 und auf der Rückseite die einwärts durchströmte Beschauflung4 mit den Kopfringen
5. Die Schaufeln 2 sind in die Ringe 6 und die Schaufeln d. in die Ringe 7 eingesetzt,
die durch Einstechen von Nuten aus der Scheibe i gebildet sind. Am inneren Umfang
der Scheibe ist ein Versteifungsring fit angeordnet, welcher die Widerstandsfähigkeit
der Scheibe gegen den seitlichen Überdruck erhöhen soll. 9 ist der Abstützring,
dessen Verbindungssteg io mit dem Versteifungsring 8 nach der linken Seite hin verschoben
ist. Das kugelige Ende i i des Abstützringes 9 wird durch die ringförmige Mutter
12 gegen die entsprechend ausgebildete
Schulter 13 der Welle i¢
@gepreßt. Bei 15 ist .eine Feder zur Aufnahme des Drehmomentes angeordnet. Die Lage
dieser Feder 15 am Umfang der Welle 14 und des kugeligen Rin---es i i geht am besten
aus der Abb. 2 hervor. Die Abbildung zeigt, d.aß der Abstü'tzring 9 durch die seitliche
Verlegung des Steges 1o trotz seiner verhältnismäßig dicken Ausfüh,-rung eine Länge
bekommen hat, die ihn elastisch macht, aber die Gesamtanordnung doch in. solchen
Ausmaßen hält, daß der Dampf in die Beschauflung 2 frei innen eintreten und- aus
der Beschauflung q. frei nach innen ausströmen kann. In Abb. 3 ist die Anordnung
des Abstützringes zur besseren Klarstellung nochmals in großem Maßstab dargestellt.
Es gelten die gleichen Bezugszeichen. Abib. q. zeigt eine ähnliche Ausführung, bei
der die Länge des Abstützringes 9 im Verhältnis zu den auftretenden Beanspruchungen
groß genug ist, um ein starres Anpressen der Schulter 16 am freien Ende des Abstützringes
9 möglich zu machen. Im- allgemeinen muß die axiale Länge des Abstützringes etwa
1/s größer sein, um die gleiche Nachgiebigkeit und die gleiche Beanspruchung wie
bei der günstigen Abstützung des freien Endes zu erzielen. Während bei .der günstigen
Gestaltung des freien Endes des Abstützringes 9 nach Abb. 3 sich von selbst eine
Zentrierung ergibt, muß im vorliegenden Falle für die Zentrierung ein besonderer
Zentrierring 17 vorgesehen werden, der in eine entsprechende Nut in der Welle eingreift.
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Besonders vorteilhaft ist bei den bisher geschildertenAnordhungen,
das die Mutter 12 bei sehr großer Gewindelänge aus dem Strömungsraum des Dampfes
fast völlig verschwindet.
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In Abb. 5 ist eine Anordnung gezeigt, bei welcher der axiale Überdruck
von der anderen Seite aus ausgeübt wird. Bei dieser Anordnung zeigt :sich deutlich,
daß der Platz zur Unterbringung der Mutter 12 außerhalb des von der Scheibe eingenommenen
Raumes sehr beschränkt ist. Im übrigen gelten die gleichen Bezugszeichen.