DE833101C

DE833101C - Laeufer fuer Axialverdichter o. dgl. mit mehreren hintereinanderliegenden Schaufelraedern

Info

Publication number: DE833101C
Application number: DES17503A
Authority: DE
Original assignee: Societe dExplotation des Materiels Hispano Suiza
Current assignee: Societe dExplotation des Materiels Hispano Suiza
Priority date: 1949-07-13
Filing date: 1950-07-12
Publication date: 1952-03-03
Also published as: CH298241A; GB670942A; US2662685A; FR1012335A

Description

p.'lff

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 3. MÄRZ 1952

S 17503 laj27c

liegenden Schaufelrädern

Die Erfindung bezieht sidh auf Läufer für Maschinen mit mehreren hintereinanderliegenden Schaufelrädern, insbesondere auf Axialverdichter, namentlich für Turbinenstrahltriebwerke oder Propellerturbinenstrahltriebwerke von Luftfahrzeugen.

Um den Zusammenbau zu erleichtern und um vor ' allen Dingen den Läufer im Gewicht leichter auszubilden, als es bisher möglich war, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, bei Läufern, insbesondere für Axialverdichter mit mehreren hintereinanderliegenden Schaufelsätzen, die von starren koaxialen Scheiben getragen werden, diese Scheiben, von denen nur die äußersten mit einer nach außen liegenden Welle versehen sind, am Umfang durch zylindrische Ringe miteinander zu verbinden. Die Kanten dieser Ringe legen sich gegen entsprechende innere Zylinderschultern auf beiden Seiten der Scheiben, gegen die sie durch Zentrifugalkraft gepreßt werden. Jede Scheibe ist in Achsrichtung mit ao den Zylinderringen beidseitig jeder Scheibe durch parallel zur Läuferachse liegende Schraubenbolzen verbunden, die durch die Scheibe und durch nach innen gerichtete Flansche der Endkanten der Ringe verlaufen. Ein solcher Läufer stellt sich bei einer as Umdrehung infolge der Zentrifugalkraft selbsttätig in eine stabile starre Lage der Elemente zueinander ein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι den Läufer eines Axialverdichters im.schematischen Längsschnitt,

Fig. 2 und 3 in vergrößertem Maßstabe einen Axialschnitt nach Linie II-II der Fig. 3 und einen Querschnitt nach Linie III-III der Fig. 2 durch ein Einzelteil für den Zusammenbau der den Läufer bildenden Elemente,

Fig. 4 und 5 einen Axialschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 5 und einen Querschnitt nach Linie V-V der Fig. 4 durch eine etwas abgeänderte Ausbildung der Teile nach Fig. 2 und 3.

Nach der Erfindung und insbesondere nach ihren Anwendungsarten sowie den Ausführungsformen der verschiedenen Teile, die vorzugsweise zur Herstellung eines Axialverdichters angewendet werden sollen, der z.B. für ein Turbinenstrahltriebwerk oder eine Abgasturbine für Flugzeuge bestimmt ist, geht man in folgender oder ähnlicher Weise vor.

x\ian baut diese Maschine, insgesamt gesehen, in üblicher Weise auf, d. h. derart, daß sie im wesentlichen aus einem nicht gezeigten Stator besteht, in dem sich ein Läufer dreht, der mit einer Reihe

as hintereinanderliegenden Schaufelrädern versehen ist. .Entsprechend dem Hauptmerkmal der Erfindung stellt man den Läufer dieser Maschine im wesentlichen aus einer Reihe von unabhängigen koaxialen, vollen Scheiben 1 her, von denen jede wenigstens eine Schaufel 2 besitzt. Diese Scheiben halten sich am Umfang gegenseitig durch Zylinderringe 3, die koaxial zu den Scheiben liegen und die sich mit den Kanten ihrer Flansche 3⁰ gegen nach innen gerichtete Schultern i" auf jeder Seite der Scheiben 1 an^leS^en·

Vorzugsweise sichert man die axiale Lage der Ringe 3 beidseitig einer Scheibe 1 mittels achsparalleler Schraubenbolzen 4, die jede Scheibe und die Flansche 3⁰ der beidseitigen Ringe 3 zusammenspannen. Die Flansche 3⁰ bildet man vorteilhaft als Kragen aus, die senkrecht zur Läuferreihe gerichtet sind und die außer einer Ausnehmung für die Schultern i^a an den inneren Enden eine Fläche 2>^b aufweisen, die sich gegen die zugehörige Seitenfläche der Scheiben 1 legt.

Auf diese Weise erhält man einen Läufer, dessen gleiche Elemente eine Gesamtanordnung bilden, die um so starrer wird, sobald sich der Läufer dreht, da sich die Wirkung der Zentrifugalkraft in radialer Richtung auswirkt, und zwar in sehr viel stärkerem Maße für die hohlen Zyliruderringe 3 als für die vollen Scheiben 1. Mit anderen Worten, es ergibt sich dadurch tatsächlich eine selbsttätige Versteifung der den Läufer bildenden Elemente.

Ein so aufgebauter Läufer besitzt keine zentral durchlaufende Welle, woraus sich ergibt, daß der Läufer sehr viel leichter ist als die bisher üblichen Läufer. Es genügt, für die Läuferlagerung auf den beiden äußersten Scheiben i° je einen nach außen gerichteten Wellenstumpf 5 anzuordnen.

Die Zusammenstellung der verschiedenen Elemente durch die axial gerichteten Schraubenbolzen 4 ermöglicht eine leichte Montage des Läu-

fers, obgleich der Raum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Scheiben nicht mehr zugänglich ist, nachdem einmal die letzte von beiden Scheiben i° eingesetzt ist.

Für die Montage des Läufers nach der Erfindung geht man von rechts nach links vor (Fig. 1) unter der Voraussetzung, daß die Köpfe der Schraubenbolzen 4 rechts von ihren Gewindeenden liegen.

Dabei ist so vorzugehen, nachdem einmal die Schraubenbolzen 4 in eine bestimmte Scheibe eingesetzt sind, daß sich deren Köpfe, die dann nicht mehr zugänglich sind, nicht drehen können.

Dies wird z. B., wie Fig. 3 zeigt, dadurch erreicht, daß man dem Kopf 4" jedes Bolzens eine Polygonform, z. B. eine quadratische Form gibt, deren eine Seitenfläche sich gegen eine zylindrische Fläche 3^C abstützt, die durch die Innenfläche des Flansches 3" gebildet ist.

Um das richtige Einsetzen der Bolzen zu erleichtern, verwendet man zusätzlich Mittel, die die Bolzen daran hindern, in den Raum zwischen den beiden zuletzt eingesetzten Scheiben zurückzufallen. Zu diesem Zweck kann man z. B. einen einfachen Stahldraht 6 verwenden, der sich teilweise in eine Ringnut der zylindrischen Fläche 3^C und teilweise in eine Nut im Kopf 4" jedes Schraubenbolzens einlegt. Der Draht kann aus einem Stück bestehen, das sich über den ganzen Umfang erstreckt, oder in mehrere Stücke unterteilt sein, die miteinander verbunden, z. B. verschweißt sind. Auf jeden Fall bleibt der Draht durch die Schraubenköpfe 4" fest eingeklemmt und macht die verschiedenen Bolzen 4 einer Scheibe 1 ähnlich einer Keilverbindung axial unbeweglich. Wenn ein Läufer nach dem Beispiel der Fig. 1 bis 3 hergestellt ist, wird ein Teil des Mitnehmerdrehmoments durch die Bolzen 4 übertragen, die dann nicht nur auf Zug, sondern auch auf Abscherung beansprucht werden.

Man wird eine etwaige Ermüdung des Bolzenmaterials durch die Schubbeanspruchung vermeiden oder vermindern können, wenn man die Ausführung nach Fig. 4 und 5 wählt. Bei dieser Ausführung ist zwischen den Bolzen 4 und dessen Bohrungen eine Hülse 7 eingesetzt, die z. B. durch einen Längsschlitz 7^a elastisch gemacht ist. Der Durchmesser der Bohrungen muß etwas größer sein als der Bolzendurchmesser, wobei diese Bohrungen nicht so genau zu sein brauchen wie die des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 bis 3 unbedingt sein müssen. Insbesondere brauchen die hintereinanderliegenden Bohrungen nicht mehr so gleichmäßig ausgerichtet zu werden, da die Elastizität der geschlitzten Hülse 7 leichte Verschiebungen in radialer Richtung zuläßt.

Für dieses Beispiel sind auf jeden Fall Mittel, z. B. ein Kragen 8, vorgesehen, die den Kopf 4⁰ des Bolzens 4 auf der der Läuferachse zu gerichteten Seite abstützen, um zu verhindern, daß dieser Kopf vor dem Einpressen der elastischen Hülse 7 nicht außer Eingriff mit dem Draht 6 gelangt.

Die einzelnen Arbeitsvorgänge für die Montage sind dann folgende: Einsetzen der Bolzen 4 in den rechten äußeren Ring 3, Einlegen des Drahtes 6,

Zentrierung der Scheibe ι auf dem rechten Ring 3, Zentrierung des nächstfolgenden Ringes auf der Scheibe i, Einsetzen oder Einschlagen der elastischen Hülse 7, Anziehen aller Bolzenmuttern und Sicherung der Muttern durch eine übliche Scheibensicherung 9.

In bestimmten Fällen kann bei der Montage ein radiales Spiel zwischen den Teilen vor dem Zentrieren vorgesehen werden, falls die Kräfte für die radiale Einstellung infolge der wirksamen Zentrifugalkraft nicht übermäßige Werte erreichen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß man einen L'äufereines Axialverdichters zusammenbauen kann, dessen geringes Gewicht bei genügender Festigkeit und einfachem Aufbau seiner Bauelemente in sich vereinigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Läufer, insbesondere für Axialverdichter ao mit mehreren Schaufelsätzen, die von starren koaxialen Scheiben getragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (1), von denen nur die äußersten mit einer nach außen liegenden Welle versehen sind, am Umfang durch zylindrische Ringe (3) miteinander verbunden sind, deren Flansche (3°) sich mit ihren Kanten gegen entsprechende Schultern (ΐ^Λ) auf beiden Seiten der Scheiben (1) anlegen, und daß jede Scheibe mit den anliegenden Zylinderringen (3) durch parallel zur Läuferachse liegende Schraubenbolzen (4) verbunden ist.
2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gerichteten Flansche (3") der Ringe (3) ebene Flächen (3*) besitzen, die im wesentlichen rechtwinklig zur Ringachse verlaufen und auf entsprechende ebene Flächen der zugehörigen Scheibe (1) passen.
3. Läufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die' nach dem Einsetzen der Bolzen (4) eine Drehung um ihre Achse verhindern.
4. Läufer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem Polygonkopf (4°) der Schraubbolzen (4) bestehen, der sich mit einer Fläche gegen eine innere Fläche der Flansche (3") der Ringe (3) legt.
5. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die ein Herausziehen der Bolzen nach ihrem Einsetzen in die Bohrungen der Scheibe (1) und der Ringe (3) verhindert wird.
6. Läufer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem Draht bestehen, der sich teilweise in eine Ringnut der Flansche (3°) und teilweise in entsprechende Nuten in den Köpfen (4⁰) der Bolzen (4) einlegt.
7. Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine in Längsrichtung geschlitzte elastische Hülse (7) zwischen dem Bolzen (4) und den Wandungen der durch die Scheibe und die Ringe laufenden Bohrungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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