Einem seitlichen Überdruck ausgesetzte Scheibe als Schaufelträger für radial beaufschlagte Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gastarbineh. Die Erfindung betrifft eine Scheibe für radial beaufschlagte Kreiselmaschinen, insbe sondere Dampf- oder Gasturbinen, mit aus der Scheibe ausgearbeiteten, konzentrischen Ringen, wobei die Scheibe einem seitlichen Überdruck ausgesetzt ist.
Zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit solcher Scheiben ohne Vergrösserung der Mittenabstände der Ringe oder der an den Ringen befestigten Schaufelkränze wird erfindungsgemäss vorge- schagen, dass ein in der Nähe der Abstütz- stelle angeordneter Ring zur Versteifung radial gemessen dicker ist als die andern Ringe.
Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, wobei die Scheibe nach Fig. 1 für sehr hohe, die nach Fig. 2 für mittlere und die nach Fig. 3 für geringe Belastung konstruiert ist.
In Fig. 1 ist 1 die Scheibe, 1 r ein verdickter Versteifungsring, 3r-39i, sind die Tragringe für die Be- schaufelung, 2s-38s sind die zwischen den Tragringen verbliebenen Stege; 2 ist die Welle, 3 und 4 sind die Zentrierungen auf der Welle und 5 ist die Schulter zur Auf nahme des seitlichen Überdruckes.
Bei der in Fig. 1 gewählten Schrumpfverbindung wird durch die links der Radmitte angeordnete, kurze Zentrierung 3 und den elastischen Fortsatz 6 eine Möglichkeit zur Schräg stellung des Versteifungsringes 1 r gewährt, während die Mutter 7 nur zur Sicherung dient. Diese Schrägstellung des Versteifungs ringes 1 r ist in Fig. 1 in übertriebenem Massstab gestrichelt gezeichnet.
Unter Schrägstellung eines Ringes wird verstanden, dass er sich an einem Ende auf weitet und am andern Ende verengt. In Fig. 1 ist links mit dem Richtungspfeil der seitliche Überdruck des Dampfes angedeutet. Dieser Überdruck greift an den Ringen an, so dass sie sich schrägstellen, wobei die Stege deformiert werden. Der innerste Steg 2 s überträgt die Kräfte auf den Ring Ir, der gegen die Schulterfläche 5 der Welle abge stützt ist. Die Reaktionskraft wirkt in um gekehrter Richtung.
So wird auf den Ver steifungsring ein Drehmoment im -Uhrzeiger sinne ausgeübt und er weitet sich unter die sem Drehmoment am linken Ende auf, während er am rechten Ende zusammengedrückt wird. Die Aufschrumpfung des Ringes 1 r auf der kurzen Zentrierung 3 macht dem Ring dieses Schrägstellen leicht, da sich das rechte Ende praktisch ungehindert verengen kann. Der elastische Fortsatz 6 bleibt auf seiner Zen- trierfläche 4 bei einer Aufweitung des linken Endes des Ringes 1 r liegen, so dass der Ring auch nach der Schrägstellung einwandfrei zentriert bleibt.
Dadurch, dass der Ring 17- unbeschaufelt ist, lässt er sich ohne Rücksicht auf die Schau felteilung mit beliebiger Dicke ausführen. Er ist im vorliegenden Beispiel so stark gemacht, dass seine grösste Schrägstellung unter dem seitlichen Dampfdruck kleiner ist als die grösste Schrägstellung des benachbarten Rin ges.
Ist seine Schrägstellung kleiner, so übt er über den Steg 2 s ein aufrichtendes Noment auf den äussern, freien Scheibenteil aus und verhindert so eine zu grosse Schrägstellung der beschaufelten Ringe. Lm die hierdurch in den Stegen zwischen den eingestochenen Nuten auftretenden Biegungsspannungen in zulässigen Grenzen zu halten, ist die axiale Wandstärke des Steges 2s grösser als die Wandstärke des Steges 4 s und die Wand stärken der weiteren Stege 6s-16s nehmen nur schrittweise ab.
Für Fig. 2 und 3 gelten die gleichen Be zugszeichen. In Fig. 3 ist abweichend der Versteifungsring mit 31, bezeichnet und das Rad durch den Stemmdraht 8 befestigt. Die Nut 9 dient zur Lösung der Verbindung. In Fig. 2 dient der Versteifungsring 1 r zugleich zur Abstützung. Jede Hälfte dieses Ringes ist zur Erzielung einer ausreichenden Nach giebigkeit von grösserer freier Länge als
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aber kürzer als wo
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bei b die radiale Ringdicke an der Ringwurzel und D der mittlere Ringdurchmesser ist. Als freie Länge wird die Länge zwischen Zu sammenstoss von Ring und Steg und Ring ende. bezeichnet.
Disc exposed to lateral overpressure as a blade carrier for centrifugal machines subjected to radial pressure, in particular steam or gas turbines. The invention relates to a disc for radially loaded centrifugal machines, in particular special steam or gas turbines, with concentric rings worked out from the disc, the disc being exposed to a lateral overpressure.
To increase the resistance of such disks without increasing the center spacing of the rings or the blade rings attached to the rings, it is proposed according to the invention that a stiffening ring arranged in the vicinity of the support point is thicker than the other rings when measured radially.
The figures show exemplary embodiments of the subject matter of the invention, the disk according to FIG. 1 being designed for very high loads, that according to FIG. 2 for medium loads and that according to FIG. 3 for low loads.
In FIG. 1, 1 is the disk, 1r is a thickened stiffening ring, 3r-39i are the support rings for the blades, 2s-38s are the webs remaining between the support rings; 2 is the shaft, 3 and 4 are the centerings on the shaft and 5 is the shoulder to take on the lateral overpressure.
In the case of the shrink connection selected in Fig. 1, the short centering 3 and the elastic extension 6 arranged on the left of the wheel center provide an opportunity to incline the stiffening ring 1 r, while the nut 7 is only used for securing. This inclination of the stiffening ring 1 r is shown in Fig. 1 in an exaggerated scale with dashed lines.
The inclined position of a ring means that it widens at one end and narrows at the other end. In Fig. 1, the lateral excess pressure of the steam is indicated on the left with the directional arrow. This overpressure acts on the rings, so that they tilt themselves, with the webs being deformed. The innermost web 2 s transmits the forces to the ring Ir, which is supported abge against the shoulder surface 5 of the shaft. The reaction force works in the opposite direction.
So a torque is exerted on the stiffening ring in the -Uhrzeiger sense and it expands under this torque at the left end, while it is compressed at the right end. The shrinking of the ring 1 r on the short centering 3 makes this inclination easy for the ring, since the right end can narrow practically unhindered. The elastic extension 6 remains on its centering surface 4 when the left end of the ring 1 r is expanded, so that the ring remains perfectly centered even after the inclined position.
Because the ring 17 is not bladed, it can be implemented with any thickness regardless of the blade division. In the present example, it is made so strong that its greatest inclination under the lateral steam pressure is smaller than the greatest inclination of the adjacent ring.
If its inclination is smaller, it exerts an erecting moment on the outer, free disk part via the web 2 s and thus prevents the bladed rings from being too inclined. In order to keep the bending stresses occurring in the webs between the inserted grooves within permissible limits, the axial wall thickness of the web 2s is greater than the wall thickness of the web 4s and the wall thicknesses of the other webs 6s-16s only decrease gradually.
For Fig. 2 and 3 the same reference numerals apply Be. In FIG. 3, the stiffening ring is denoted by 31, and the wheel is fastened by the caulking wire 8. The groove 9 is used to release the connection. In Fig. 2, the stiffening ring 1 r also serves as a support. Each half of this ring is to achieve sufficient compliance of greater free length than
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but shorter than where
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at b the radial ring thickness at the ring root and D the mean ring diameter. The free length is the length between the collision of ring and web and ring end. designated.