DE735342C

DE735342C - Turbinenlaeufer aus keramischen Massen, insbesondere fuer Gasturbinen

Info

Publication number: DE735342C
Application number: DEM147193D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alfred Schuette
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1940-03-01
Filing date: 1940-03-01
Publication date: 1943-05-12
Also published as: CH219255A; FR870124A

Description

Turbinenläufer aus keramischen Massen, insbesondere für Gasturbinen Läufer für Turbinen, insbesondere Gasturbinen, die bekanntlich mit hohen Gastemperaturen betrieben werden müssen, um eine ausreichende Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten, sind außerordentlich hoch beanspruchte Maschinenteile. Bei Gastemperaturen über 700'C sind Läufer aus Stahl den Beanspruchungen nicht mehr gewachsen. Man verwendet daher für Läufer und Schaufeln von Gasturbinen keramische oder ähnliche Werkstoffe, die bei sehr hohen Temperaturen hoch über eine ausreichende Festigkeit verfügen. Da man bei hohen Temperaturen alle Möglichkeiten, die Beanspruchung der Läufer in geringen Grenzen zu halten, voll ausnutzen muß, wird man den Läufer als volle Scheibe ohne jede zentrale Bohrung ausbilden, da durch eine Bohrung die Beanspruchung außerordentlich erhöht wird. Stellt man nun die Laufscheibe mit den an beiden Enden befindlichen Wellenzapfen ganz aus keramischen Massen her, dann erhält man einen sehr schwer herzustellenden Körper. Außerdem wird man mit der Biegekritischen verhältnismäßig tief liegen. Schließlich ergeben sich bei der Lagerung der Welle aus keramischen Massen Schwierigkeiten, da ,es wegen der ungleichen Wärmeausdehnung von keramischen Massen und Stahl schwierig ist, eine Stahlhülse, die in einem Gleitlager. zu laufen hat, oder auch ein Wälzlager auf den Wellenstummeln aus einer keramischen Masse einwandfrei zu befestigen.
Nach der Erfindung werden nun alle diese Nachteile dadurch beseitigt, daß man nur die eigentliche Läuferscheibe als volle Scheibe aus keramischen Werkstoffen herstellt und an beiden Seiten der Läuferscheibe Wellenstummel aus Stahl befestigt. Die Befestigung dieser Wellenstummel am Turbinenläufer geschieht in besonderer Weise. An beiden Seiten des Turbinenläufers befindet: sich kurze rohrförmige Ansätze, in die mit Spiel die stählernen Wellenstummel eingrführt werden. In kaltem Zustand ist das Spiel am größten. Da sich die Stalfvellen mit zunehmender Erwärmung stärker ausdehnen als die Rohransätze aus keramischer Masse, wird das Spiel mit zunehmender Temperatur kleiner. In Weiterausbildung der Erfindung wird das Spiel zwischen den Wellenstummelzapfen und den Läuferscheibenansätzen nun so gewählt, daß auch im betriebswarmen Zustand des Turbinenläufers noch ein geringes Spiel vorhanden ist. Di,e Befestigung der Achsstummel an den Läuferscheibenansätzen erfolgt in an sich bekannter Weis.- dadurch, daß mehrere zylindrische Bolzen radial in den Rohransatz und den Wellenstummel eingesetzt «'erden. Durch diese Anordnung wird auch bei dem vorhandenen Spiel dauernd eine -zentrische Lage der Wellenstummel zur Läuferscheibe gewährleistet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Turbinei?läufers nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i einen teilweisen Längsschnitt durch den Läufer und Abb.2 einen Querschnitt nach der Linse II-11 in Abb. i.
Der Turbinenläufer besteht aus der vollen Läuferscheibe i aus keramischen Massen mit Laufschaufehi 2, die ebenfalls aus keramischen Massen zweckmäßig mit der Scheibe i aus einem Stück hergestellt sind, und aus den Wellenstummeln ; und :1. Die Zapfen 5 und 6 der Wellenstummel 3 und .1 ragen in die rohrförmigen Ansätze 7 und 8 der Läuferscheibe i hinein und sind mit d.ifesen durch die zylindrischen Bolzen 9 verbunden. Die Ringe io und i i dienen dazu, die Bolzen 9 während des Betriebes in ihrer Lage zu halten. Sie sind über die Wellenstttmmel3 und 4 geschoben und mit diesen in beliebiger Weise lösbar vorbanden, so daß sie während des Betriebes mitlaufen. Mit d; n Zapfen 12 und 13 ist der Läufer im Turbinengehäuse gelagert.
Die Befestigung der Läuferscheibe int den VVellcnstummeln bietet für die Läuferausbildung nach der Erfindung auch noch besondere Vorteile. Dadurch, daß sich die Wellenstummel und die Läuferscheibe, genau -enommen, nur an den radialen Bolzen berühren, «Wird dem Wärmefluß vom Läufer in die Achsstummel ein bedeutender Widerstand entgegengesetzt. Die Lagerung kann also -leichter kühl gehalten werden. Die kühleren Wellenstummel können unbedenklich im Innern gekühlt werden, «Wodurch die Temperaturnähe der Achsstummel «Weiter gesenkt wird. Bei einem verhältnisinäilig kühlen Wellenstummel sind wiederum die Wärmedehnungen von Wellenstummel und" Turbinenläufer nicht so sehr verschieden, so (laß (las Spiel zwischen den Wellenstummeln und den Rohransätzen des Läufers auch in kaltem Zustand verhältnismäßig klein gehalten werden kann.

Claims

1'arL:1'!':n\@.'It1'C'ül@: i. Turbinenläufer aus keramischen Massen, insbesondere für Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die volle Läuferscheibe (i) aus keramischen Massen besteht und an beiden Seiten der Läuferscheibe Wellenstummel (3, 4 ' aus Stahl befestigt sind.

2. Turbinenläufer nach Anspruch i, dadurch gel>entizeichnet, daß das Spiel zwischen den Wellenstummelzapfen ( 5, 6;@ und den Läuferscheibenansätzen (;, S') so gewählt ist, daß auch im betriebs«'arnien Zustande des Turbinenläufers noch eile geringes Spiel vorhanden ist. Turbinenläufer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Wellenstummelzapfen (5, 6) in den Läuferscheibenansätzen (7, 8) in an sich bekannter Weise mittels mehrerer radial eingesetzter Bolzen (9) erfolgt.