DE964190C

DE964190C - Aus einer Turbine und einer von ihr getriebenen Arbeitsmaschine bestehende Maschinengruppe

Info

Publication number: DE964190C
Application number: DES40537A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1954-08-05
Filing date: 1954-08-22
Publication date: 1957-05-16
Also published as: FR1127327A; CH324034A; NL86838C; US2821418A; GB772121A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus einer Turbine und einer von ihr getriebenen Arbeitsmaschine bestehende Maschinengruppe, insbesondere aus einer Abgasturbine und einem Verdichter bestehende, zum Aufladen einer Brennkraftmaschine dienende Maschinengruppe, bei welcher das Turbinenrad mittels eines durch eine zentrale Bohrung desselben hindurchgeführten Bolzens unter Vorspannung gegen das Ende der Arbeitsmaschinenwelle gezogen und in dieser Weise fliegend an ihr befestigt ist.

Eine unter diese Gattung fallende Maschinengruppe ist bekannt. Bei ihr ist ein Turbinenrad gegen einen Endflansch einer die Arbeit der Turbine weiterleitenden Welle gezogen.

Der empfindlichste Teil einer solchen Maschinengruppe ist das Turbinenrad. Dasselbe ist nicht nur den hohen und wechselnden Temperaturen und Geschwindigkeiten seines Treibmittels ausgesetzt, sondern unterliegt auch anderen, von letzterem ausgehenden störenden Wirkungen. Schon wenn Dampf als Treibmittel dient, können Korrosionen, Erosionen und Ablagerungen entstehen, und in verstärktem Maße, wenn Verbrennungsgase als Treibmittel dienen. Auch können die Schaufeln des Turbinenrades durch vom Treibmittel mitgerissene Fremdkörper beschädigt werden. Außer einer Verschlechterung des Wirkungsgrades kann eine Unwucht des Turbinenrades entstehen, und schwere Zerstörungen können die Folge sein, falls d&s

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Turbinenrad nicht derart solide gehalten ist, daß seine Befestigung das Vielfache der sonst im Betriebe auftretenden Kräfte aufzunehmen imstande ist.

Die Erfindung geht aus von der Aufgabe, das Turbinenrad derart zu befestigen, daß es zwecks Revision, Reinigung, Nacharbeit, Auswechslung mit einem Minimum an Arbeitsaufwand ausgebaut werden kann, daß aber trotzdem seine Befestigung ίο größte Solidität aufweist.

Die Erfindung besteht darin, daß das Ende der Arbeitsmaschinenwelle zu einer Glocke erweitert ist, gegen deren Rand das Turbinenrad gezogen ist, und daß die Stützfläche, auf welcher der Zug des Bolzens am Turbinenrad angreift, mindestens annähernd in der Ebene des Glockenrandes angeordnet ist.

Die besonderen Vorteile, die hierdurch entstehen, werden im nachfolgenden unter Zuhilfenahme eines Ausführungsbeispiels erläutert werden.

Es kann hierbei ferner die Maßnahme getroffen sein, daß die Sicherung des Bolzens mittels einer seinen Kopf verdrehungssicher umfassenden Sicherungsscheibe bewirkt ist, welche versenkt und mittels ■25 eines Sprengringes gegen Herausfallen gesichert in einer Ausdrehung des Turbinenrades liegt, wo sie mittels Vorsprüngen in Aussparungen des Turbinenrades eingreift und so ihrerseits gegen Verdrehen gesichert ist, und daß der Bolzen auf der dem Sprengring entgegengesetzten Seite der Sicherungsscheibe einen Bund besitzt, dessen Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser des eingebauten Sprengringes, derart, daß beim Ausbauen nach Entfernen des Sprengringes und der Sicherungsscheibe und nach Lockern des Boizens und Wiedereinbau nur des Sprengringes sich der Bolzen beim weiteren Lösen mit seinem Bund auf den Sprengring stützt und so das Turbinenrad vom Rad der Glocke abdrückt.

An Hand der Zeichnung soll das erwähnte Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden. Es zeigt

Fig. ι einen Meridianschnitt durch die Turbine und das turbinenseitige Lager der Arbeitsmaschine der Maschinengruppe,

Fig. 2 in großem Maßstab die Sicherungsscheibe für den Bolzen,

Fig. 3 in großem Maßstab die Sicherung des zentralen Befestigungsbolzens des Tuirbinenrades, in axialer Richtung gesehen,

Fig. 4 die gleiche Sicherung im Meridianschnitt. Fig. 5 im Meridianschnitt die Benutzung von Teilen dieser Sicherung zum Abdrucken des Turbinenrades.

In Fig. ι ist ein Teil einer Maschinengruppe dargestellt, welche zum Aufladen einer nicht gezeichneten Brennkraftmaschine dient und aus einem in seinen Hauptteilen ebenfalls nicht gezeichneten Verdichter und einer Abgasturbine besteht. Der nur zum Teil gezeichnete Ringraum 1 des Gehäuses der Abgasturbine nimmt das von der Brennkraftmaschine her kommende, unter Druck stehende Abgas auf und führt dasselbe, den Pfeilen 2 folgend, zunächst den Vorleitschaufeln 3 zu, dann den Laufschaufeln 4 des Turbinenrades 5 und weiterhin dem mit Nachleit- oder Stützschaufeln 6 versehenen Diffusor 7. Letzterer ist vermittels des Flansches 8 mit dem Turbinengehäuse verbunden und läßt sich zwecks Freilegung der Stirnseite des Turbinenrades 5 leicht demontieren.

Das Turbinenrad 5 ist mittels eines durch eine zentrale Bohrung desselben hindurchgeführten Bolzens 9 unter Vorspannung gegen das Ende der Verdichterwelle 10 gezogen und, da letztere sich über das Außenlager 11 des Verdichters hinaus erstreckt, in dieser Weise fliegend an ihr befestigt. Das Ende der Verdichterwelle 10 ist zu einer Glocke 12 erweitert, gegen deren Rand 13 das Turbinenrad 5 zentriert gezogen ist. Hierdurch wird eine steife und .solide und, da die Wandstärke der Glocke, ohne ihre Steifigkeit zu beeinträchtigen, relativ klein sein darf, trotzdem eine den Wärmestrom drosselnde und außerdem in radialer Richtung elastisch nachgiebige Befestigung erzielt.

Infolgedessen ist einerseits das Lager 11 gegen unzulässige, vom Turbinenrad 5 herkommende Erwärmung geschützt, und andererseits vermag der Glockenrand 13 die Temperatur des Turbinenrades 5 annähernd zu erreichen und daher um so leichter den durch Temperatur und Fliehkraft verursachten Durchmesseränderungen des Turbinenrades 5 zu folgen.

Der Zug des Bolzens 9 greift mittels der Stützfläche 14 am Turbinenrad 5 an, und diese Stützfläche 14 ist mindestens annähernd in der Ebene des Glockenrandes 13 angeordnet. Hierdurch wird erzielt, daß auch die axial gerichteten Temperaturausdehnungen des Turbinenrades 5 die Vorspannung des Bolzens 9 nicht zu verändern vermögen. Bei der Bemessung des axialen Verlaufs der Wandstärken der Glocke ist ferner anzustreben, daß vom Turbinenrad 5 nach dem Außenlager 11 des Verdichters hin die Temperaturen der Glocke 12 und des Bolzens 9 möglichst in gleicher Weise abfallen, damit zwischen diesen beiden Teilen die Temperaturunterschiede, die ebenfalls eine Änderung der Vorspannung des Bolzens 9 verursachen könnten, möglichst klein bleiben.

Turbinenrad 5 und Glocke 12 sind mittels eines Keils 15 gegen Relativverdrehung gesichert.

Den Pfeilen 16 nach wird dem Verdichter entnommene Druckluft durch die Höhlung der Verdichterwelle 10 hindurch der Glocke τ ζ zugeleitet und tritt aus derselben als Sperrluft der Labyrinthdichtung 17 wieder aus. Auch durch diese das in der Glocke 12 herrschende Fliehkraftfeld durchströmende und in ihm stark verwirbelte Luft wird eine Vergleichmäßigung der Temperaturen der Glocke 12 und des Bolzens 9 bewirkt, und auch hierdurch wird verhütet, daß die Vorspannung des schon an sich infolge seiner Länge längs elastischen Bolzens 9 sich in -unzulässigem Maße ändert.

Um das Ausbauen des Turbinenrades 5 noch weiter zu erleichtern und um hierbei insbesondere jedes gewaltsame Angreifen an den empfindlichen Schau-

fein 4 zu vermeiden, wie solches nötig werden könnte, falls das Turbinenrad 5 nach längerem Betrieb auf dem Glockenrand 13 festgeklebt sein sollte, ist der Bolzen 9 mit der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Sicherung versehen, deren Teile nach Fig. 5 auch zum Abdrücken des Turbinenrades verwendet werden.

Zut Sicherung des Kopfes des Bolzens 9 dient die in Fig. 2 dargestellte Sicherungsscheibe 18, welche gemäß den Fig. 3 und 4 den Kopf des Bolzens 9 verdrehungssicher umfaßt und versenkt und mittels des Sprengringes 18 gegen Herausfallen gesichert in einer Ausdrehung des Turbinenrades 5 liegt, wo sie mit ihren Vorsprüngen in Aussparungen 20 des Turbinenrades 5 eingreift und so ihrerseits gegen Verdrehung gesichert ist. Auf der dem Sprengring 19 (s. Fig. 4) entgegengesetzten Seite der Sicherungsscheibe 18 trägt der Bolzen 9 einen Bund 21, der im betriebsfertigen Zustand, wie Fig. 4 zeigt, sowohl gegenüber dem Turbinenrad 5 ale auch gegenüber der Sicherungsscheibe 18 Spiel hat und dessen Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser des eingebauten Sprengringes 19, derart, daß beim Ausbauen nach Entfernen des Sprengringes 19 und der Sicherungsscheibe 18 und nach Lockern des Bolzens 9 und Wiedereinbau nur des Sprengringes 19 sich der Bolzen 9, wie Fig. 5 zeigt, beim weiteren Lösen mit seinem Bund 21 auf 'den Sprengring 19 stützt und so das Turbinenrad 5 vom Rand 13 der Glocke 12 abdrückt.

Claims

Patentansprüche:

i. Aus einer Turbine und einer von ihr getriebenen Arbeitsmaschine bestehende Maschinengruppe, insbesondere aus einer Abgasturbine und einem Verdichter bestehende, zum Aufladen einer Brennkraftmaschine dienende Maschinengruppe, bei welcher das Turbinenrad mittels eines durch eine zentrale Bohrung desselben hindurchgeführten Bolzens unter Vorspannung gegen das Ende der Arbeitsmaschinenwelle gezogen und in dieser Weise fliegend an ihr befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Arbeitsmaschinenwelle zu einer Glocke erweitert ist, gegen deren Rand das Turbinenrad gezogen ist, und daß die Stützfläche, auf welcher der Zug des Bolzens am Turbinenrad angreift, mindestens annähernd in der Ebene des Glockenrandes angeordnet ist.
2. Maschinengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung des Bolzens mittels einer seinen Kopf verdrehungssicher umfassenden Sicherungsscheibe bewirkt ist, welche versenkt und mittels eines Sprengringes gegen Herausfallen gesichert in einer Ausdrehung des Turbinenrades liegt, wo sie mittels Vorsprüngen in Aussparungen des Turbinenrades eingreift und so ihrerseits gegen Verdrehen gesichert ist, und daß der Bolzen auf der dem Sprengring entgegengesetzten Seite der Sicherungsscheibe einen Bund besitzt, dessen Durchmesser größer ist als der Innen- 6g durchmesser des eingebauten Sprengringes, derart, daß beim Ausbauen nach Entfernen des Sprengringes und der Sicherungsscheibe und nach Lockern des Bolzens und Wiedereinbau nur des Sprengringes . sich der Bolzen beim weiteren Lösen mit seinem Bund auf den Sprengring stützt und so das Turbinenrad vom Rand der Glocke abdrückt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 814 545.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 710/178 11. (709i51+/306 5.57)