DE870925C - Schwungrad fuer hohe Umfangsgeschwindigkeiten - Google Patents

Description

• Schwungrad für hohe Umfangsgeschwindigkeiten Die Erfindung betrifft Schwungräder, die, mit starken Schwungringen und dabei mit Armen von begrenztem, nicht beliebig vergrößerbarem Querschnitt versehen, mit großer Umfangsgeschwindigkeit umlaufen müssen. Derartige Schwungräder sind beispielsweise die Laufräder der Rohrturbinen von Unterwasserkraftwerken, deren ,Schaufeln einen Schwungkranz mit den P-Schuhen des Stromerzeugers tragen und die beim Durchgehen der Turbine auf rund das Doppelte der Betriebsdrehzahl kommen können. Die Schaufeln bilden die Speichen des als Schwungrad dienenden Laufrades, müssen daher die bei der großen Drehzahl auftretenden Fliehkräfte und Verformungen des Kranzes aufnehmen und erfahren bei ihren aus hydraulischen Gründen über ein gewisses Maß nicht vergrößerbaren Querschnitten sehr hohe, häufig unzulässig hohe Beanspruchungen. Zur Verringerung dieser Beanspruchungen sind schon mehrere Wege eingeschlagen worden. Man hat durch starkes Aufschrumpfen oder Aufziehen des Schwungkranzes auf die Speichen eine die Zugspannung verkleinernde Druckvorspannung in den Speichen erzeugt, bei der aber die Gefahr der Überbeanspruchung der Speichen durch Druck sehr nahe lag, hat auch durch nachgiebige, elastische oder gleitende Verbindungen zwischen Speichen und Kranz die radial gerichteten Beanspruchungen der Speichen klein zu halten gesucht, doch sind die darauf beruhenden Bauarten meist recht verwickelt und kostspielig, so daß auch- damit. nicht .die rechte Lösung der Aufgabe gefunden ist. Die Erfindung zeigt einen einfachen Weg, die Speichen eines schwerkränzigen, mit großer Geschwindigkeit umlaufenden Schwungrades von den Einwirkungen der Fliehkraft des Schwungkranzes zu entlasten, dadurch, daß sie; unter Zugrundelegung des Verhaltens eines systematisch durch radial von außen wirkende Druckkräfte belasteten elastischen Ringes, den Schwungkranz in zwei ineinandersteckende Einzelringe zerlegt, deren innerer einen nur kleinen Querschnitt hat und mit den Schwungradarmen fest verbunden ist.- Der äußere Ring, der mit den erforderlichen Schwungmassen versehen ist, wird auf den inneren Ring aufgeschrumpft oder mit einer Ringspannung aufgezogen, liegt aber, und das ist der Kernpunkt der Erfindung, nicht mit seiner ganzen Innenfläche auf, sondern nur an einzelnen Punkten, die jeweils zwischen zwei Speichen liegen.
• In der Zeichnung wird der Grundgedanke der Erfindung durch das in Abb. i dargestellte Verhalten eines elastischen Ringes unter dem Einfluß radial von aüßien auf ihn wirkender, in gleichen Abständen über den Umfang verteilter Druckkräfte verdeutlicht. Abb.2 und 3 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung.
• Ein elastischer Kreisring i wird, wie in Abb. i dargestellt, durch in gleichen Abständen über seinen Umfang verteilte, radial gerichtete; unter sich gleich große Druckkräfte P an deren Angriffspunkten ca nach innen, gleichzeitig aber. an den zwischen zwei Kräften P liegenden Stellen .b. nach außen gebogen. Wird die Größe der Kräfte P verringert, so werden mit den Einbiegungen bei a auch die- Ausbiegungen bei b kleiner. (Dieser Vorgang wird besonders deutlich dann veranschaulicht, wenn man sich die Verformung eines Ringes durch nur zwei Kräfte vorstellt.) Wird nun erfindungsgemäß, wie in. Abb. 2 dargestellt, ein iSchwungrad so aufgebaut, daß sein Kranz aus zwei ineinandersteckenden Einzelringen 11, 12 besteht, von denen der innere Ring i i einen nur kleinen Querschnitt hat und mit den .Speichen 14 des Schwungrades fest verbunden ist, während der ihn umgebende, mit Schwungmasse versehene Ring 12, auf diesen inneren Ring i i mit einer durch Schrumpfen oder Spannen erzeugten Ringspannung aufgezogen ist, auf ihm aber jeweils nur an Punkten 15 zwischen zwei Speichen aufliegt, so ist das Kräftespiel das gleiche wie das von Schema Abb. i dargestellte. Durch die Aüflagerdrücke an den Berührungsstellen 15 des aufgezogenenKranzes 12 entstehen Einbiegungen des Innenkranzes i i ähnlich denen in Abb. i an den Punkten a durch die Kräfte F. An den Stellen b der größten Ausbiegungen des Innenringes ii sind die Speichen 14 befestigt, die also bei Stillstand des Schwungrades durch die Aufschrumpfspannung des Schwungringes eine Zugbeanspruchung erfahren. Beim Umlaufen des Schwungrades wird durch die Fliehkraft des Schwungringes i2 die Aufschrumpfspannung und damit der Druck an den Auflagestellen 15 auf den Innenring i i verringert. Diese Verringerung des Druckes hat eine Verringerung der Einbiegung des Kranzes und damit auch seiner Ausbiegung zur Folge; die sich wiederum in einer Verkleinerung der Zugspannung in den Speichen auswirkt. Mit der Bauart gemäß der Erfindung wird also eine recht günstige Beanspruchung der Schwüngradspeichen erreicht.
• Wird der Schwungring besonders groß im Querschnitt, so kann er, wie in Abb. 3 dargestellt, in zwei oder auch mehrere ineinandersteckende Ringe 16, 17 unterteilt werden, die wiederum punktweise aufeinander aufliegend zusammengeschrumpft werden, wobei die Auflagepunkte 18 des einen Ringes 17 zwischen die Auflagepunkte 15 des anderen Ringes 16 gelegt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schwungrad für hohe Umfangsgeschwindigkeit mit Armen begrenzten Querschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß sein Schwungring aus zwei ineinandersteckenden Einzelringen (11, 12) besteht, deren innerer (i i) einen nur kleinen Querschnitt hat und mit den Speichen (1q.) fest verbunden ist, während der äußere Ring (12) die eigentliche Schwungmasse enthält und auf den inneren (ii) nur an einzelnen Punkten (15) so aufliegend aufgeschrumpft oder aufgespannt ist, daß die Auflagestellen (15) zwischen zwei Speichen (1q.) liegen. 2: Schwungrad nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Schwungring in zwei oder mehr ineinandersteckende Ringe unterteilt ist, von denen jeweils der äußere (17) auf den inneren (16) an zwischen den Auflagestellen (15) des inneren Ringes (16) befindlichen Stellen (r8) aufliegend aufgeschrumpft ist.