DE840530C

DE840530C - Laufrad mit Aussenkranz fuer im wesentlichen axial durchstroemte Wasserturbinen und Pumpen

Info

Publication number: DE840530C
Application number: DEE1763D
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Current assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Priority date: 1943-08-07
Filing date: 1943-08-07
Publication date: 1952-06-03

Description

Laufrad mit Außenkranz für im wesentlichen axial durchströmte Wasserturbinen und Pumpen

Die Erfindung lictrilft ein Laufrad mit Aul.)en-

kranz für im ivescntlichen axial durchströmte

`N"asserttirliiiicii und Pumpen.

In cicii lctzteii Jahren ivtirclc im Wasserturbinen-

bau eine 13aitt«cise eingeführt, bei der das Polrad

eines Strcrmerzcttgers iltlf dein Außenkranz des

Laufrades von im \%esentlichen axial dur;hströmten

Wasserturbinen an(,cordiiet ist. Während in solchen

Fällest bei kleinen@l:iiilt(,itcii das aus Nabe, Schau-

feln und Atilicnkr<ttiz bestehende Turbinenlaufrad

in einem Stück hergestellt «-erden kann, ist bei

grül5crcn Maschinen eine Unterteilung erforderlich.

Insbesondere bei der Verbindung der Schaufeln mit

dem Kranz ist darauf Rücksicht zti nehmen, daß

diese Verbindung hauptsächlich im Stillstand und Normalbetrieb Druckkräfte übertragen muß, die sich durch das Aufschrumpfen des Polrades auf den Laufradkranz ergeben. Anderseits dehnen sich bei zunehmender Drehzahl Polkranz und Laufradkranz aus, so dal) dann die Verbindung zwischen Schaufeln und Laufradkranz auch Zugk:-äfte übertragen muß. Weiterhin rufen Eigengewicht und hydraulische Kräfte am äußeren Schaufelende ein Einspanninomciit hervor, welches ebenfalls von der Verbindung übernommen %%-erden muß.

Bei den bisherigen Ausführungen werden Zug-und Druckkräfte der erwähnten Art durch getrennt angeordnete Elemente aufgenommen, und zwar die Zugkräfte beispielsweise durch Zugschrauben und die Druckkräfte durch dazwischenliegende Druckschrauben, eingetriebene Paßbolzen u. dgl. Die den Zug- und Druckkräften getrennt zugeordneten Schrauben erhalten dabei verhältnismäßig große Abstände, 'mit dem Nachteil, daß sich einerseits wenige Elemente unterbringen lassen und anderseits die Spannungsverteilung, namentlich in den Schaufeln, nicht mehr gleichmäßig ist, sondern unzulässig starke Spannungssysteme entstehen.
Um diese Nachteile zu beheben, erfolgt nun bei einem Laufrad der eingangs erwähnten Art gemäß vorliegender Erfindung die Übertragung der in der Verbindung zwischen Kranz und Schaufeln hauptsächlich im Stillstand und Normalbetrieb auftretenden Druckkräfte durch hohlgebohrte Druckschrauben, während die Übertragung der hauptsächlich bei Durchgangsdrehzahl auftretenden Zugkräfte im wesentlichen durch Zugschrauben erfolgt, die innerhalb der hohlen Druckschrauben liegen.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen axialen Längsschnitt durch einen Teil eines axial durchströmten Laufrades mit Außenkranz und durch das auf den Laufradaußenkranz aufgesetzte Polrad, Fig. 2 Einzelheiten der Fig. i in größerem Maßstab und Fig.3 einen in die Zeichnungsebene abgewickelten Schnitt nach der Linie 111-III der Fig. 2.
In den Figuren bezeichnet i die Nabe des Laufrades einer axial durchströmten Wasserturbine und 2 Laufradschaufeln. Die in der Nabe i befestigten Schaufeln 2 weisen an ihrem äußeren Ende je einen sogenannten Teller 3 auf, der seinerseits durch in den Fig.2 und 3 in vergrößertem Maßstab veranschaulichte und nachstehend näher beschriebene Schraubenverbindungen mit dem Laufradkranz 4 verbunden ist. Auf dem Laufradkranz 4 ist der Polkranz 5 eines im übrigen nicht gezeigten elektrischen Teils aufgeschrumpft. Dadurch ergeben sich namentlich im Stillstand und Normalbetrieb der Turbine größere Schrumpfkräfte, welche wenigstens teilweise von der Verbindung zwischen Laufradkranz 4 und Schaufelteller 3 auf die Schaufeln 2 übertragen werden müssen. Infolge der bei der Herstellung der einzelnen Laufradteile sich ergebenden Bearbeitungsungenauigkeiten ist aber zwischen jedem Teller 3 und dem Kranz 4 ein gewisses Spie16 erforderlich, welches durch die Druckverbindung überbrückt werden muß. Für die Druckübertragung sind hohlgebohrte Druckschrauben 7 vorgesehen, welche so weit in die Teller 3 eingeschraubt sind, d.aß sie mit der notwendigen Vorspannung gegen im Kranz 4 befindliche Büchsen B. drücken. Diese Büchsen 8 haben sowohl ein Außen- als auch ein Innengewinde. Die mit zunehmender Drehzahl des Laufrades auftretenden Zugkräfte werden durch Zugschrauben 9 übernommen, welche innerhalb der hohlgebohrten Druckschrauben 7 liegen. Die Zugschrauben 9 werden zweckmäßig als sogenannte Dehnschrauben ausgebildet. Durch die Zwischenschaltung der Gewindebüchsen 8 läßt sich die beim Übergang zum Kranz 4 auftretende Gevindebeanspruchung ohne weiteres in zulässigen Grenzen halten, weil sich dann die Gewindefläche im Kranz bei gleicher Gewindelänge größer bemessen läßt.
Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, lassen sich bei gegebener Tellerabmessung eine große Zahl von Druck-Zug-Schrauben 7, 9 mit enger Teilung unterbringen. Zur Übertragung der Umfangskräfte sind Keile bzw. Bolzen i o (Fig. 3) vorgesehen, die praktisch je zur Hälfte in den Kranz -1 und die Teller 3 eingreifen. Zieht man die Druckschrauben 7 der Tellerunterseite 3a (auf Fig. 3 bezogen) beim Zusammenbau stärker an als die Druckschrauben 7 der Telleroberseite 3b, so ergibt sich dadurch im Stillstand ein Einspannmoment, welches das im Betrieb auftretende Einspannmament nebst den zugehörigen Beanspruchungen ganz oder teilweise aufhebt.
Mit Rücksicht auf die auf der Kopierdrehbank zu erfolgende Bearbeitung der Schaufeloberflächen und weiterhin auch aus gießtechnischen Gründen sind möglichst kleine Abmessungen des äußeren Schaufeltellers 3 erwünscht. Die Bearbeitung der Schaufeloberflächen wird am wenigsten behindert, wenn die äußeren Begrenzungen 3c und 3d der Teller 3 weitgehend parallel der Längsachse des Schaufelprofils verlaufen.
Die Erfindung läßt sich in gleicher Weise auf axial durchströmte Pumpen oder auch auf Schiffsschrauben mit .Außenkranz anwenden.

Claims

PATENT Axsr1l;t'crlr: i. Laufrad mit Außenkranz für im wesentlichen axial durchströmte Wasserturbinen und Pumpen mit einer mechanischen Verbindung zwischen Kranz und Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der hauptsächlich im Stillstand und Normalbetrieb in der Verbindung zwischen Schaufeln (2) und Kranz (4) auftretenden Druckkräfte durch hohlgebohrte Druckschrauben (7) erfolgt, während zur Übertragung der hauptsächlich bei Durchgangsdrehzahl auftretenden Zugkräfte im «wesentlichen Zugschrauben (9) dienen, die innerhalb der hohlen Druckschrauben (7) liegen.
2. Laufrad nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschrauben (7) beim Zusa;msnenb@au an den Schaufeln (2) außen ein Einspanimoment hervorrufen, welches das im Betrieb daselbst auftretende Einspannmoment ganz oder teilweise aufhebt.
3. Laufrad nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Schraub-enverbindungen (7, 9) noch Keil- oder Bolzenverbindungen (to) vorgesehen sind, die insbesondere zur übertragung der Umfangskräfte dienen.