DE729493C - Aus axial miteinander verschraubten Drehkoerpern zusammengesetzter Laeufer fuer Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen - Google Patents

Description

• Aus axial miteinander verschraubten Drehkörpern zusammengesetzter Läufer für Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen Einen Läufer als Träger von axial beaufschlagten Schaufeln für Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen, aus einzelnen Drehkörpern, vorzugsweise aus Scheiben, zusammenzusetzen, bietet in bezug auf Festigkeit, Lage der Eigenschwingung, Herstellung, Lieferzeit und Vorratshaltung Vorteile. Diese Vorteile sind besonders ausgeprägt, wenn die äußeren Kränze der Drehkörper, in welche die Schaufeln eingesetzt sind, mit ihren Enden unmittelbar starr miteinander verbunden werden. Um diese starre Verbindung der Kränze der Drehkörper zu erzielen, wurden die Kränze nach einem älteren Vorschlag durch Schrauben gegeneinander verspannt, die innerhalb der Kränze durch die Drehkörper axial völlig durchdringende Bohrungen hindurchgeführt waren. Wenn auch diese Bohrungen in Gebiete möglichst geringer Beanspruchung der Drehkörper gelegt wurden, so entstanden doch hohe Randspannungen in den Bohrungen. Auch war die Zahl der unterzubringenden Schrauben beschränkt; die Schraubenbeanspruchung war daher ebenfalls hoch. Die große Länge der Schrauben führte zu unterschiedlichen Dehnungen zwischen Schraubenund Läufer; nur durch hohe Vorspannungen konnte ein vorübergehendes Lockerwerden verhütet werden. Hinzu kamen noch Biegungskräfte durch die Fliehkraft der Schraubenmuttern. Nach einem neuen, bekannten Vorschlag werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die Kränze der Drehkörper miteinander verschweißt werden. Die vielen und großen Schweißnähte erfordern jedoch einen hohen Herstellungsaufwand. Insbesondere sind zur einwandfreien Durchführung der Schweißung teure maschinelle Vorrichtungen, geschulte Kräfte, Sonderbaustoffe, nachträgliche Wärmebehandlung und eine genaue Überwachung des Herstellungsverfahrens erforderlich. Schließlich sei noch ein bekannter Vorschlag erwähnt, nach dem die Scheiben gewissermaßen miteinander verzapft werden sollen; die Radkränze erhalten eine Anzahl konischer Bohrungen, in welche entsprechend kegelige Bolzen eingesetzt werden, die mit einem Gewindeende in die Nachbarscheibe eingreifen. Wenngleich bei dieser Befestigung eine beliebige Anzahl von Scheiben miteinander verbunden werden könnte, so zeigt doch diese Bauform im wesentlichen alle die Nachteile, die bereits im Zusammenhang mit anderen Scheibenverbindungen durch Schrauben erwähnt wurden.
• Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Schraubenverbindung der Drehkör- -perkränze zu schaffen, die unter Vermeidung der hohen herstellungstechnischen Anforderungen, welche die Schweißverbindung stellt, doch eine gleich günstige festigkeitstechnische Gestaltung der Drehkörper zuläßt und insbesondere keine Schwächung der Drehkörpermittelebene durch Bohrungen herbeiführt. Auch soll nach @Iöglichkeit keine nachteilige Beeinflußung der Schaufelreihenabstände stattfinden. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die Angriffsflächen für das Anziehen der die Drehkörper verbindenden Schrauben, insbesondere der Muttern, im Grunde von Nuten angeordnet sind, die durch die Schaufeln verschlossen werden. Dadurch, daß die Nuten, welche die Schraubenmuttern aufnehmen, durch Schaufeln verschlossen werden, beanspruchen sie keinerlei zusätzlichen Raum in axialer Richtung, vergrößern also die Baulänge nicht. Eine Schwächung der Scheibenebene der Drehkörper wird in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch vermieden, daß die die Drehkörper verbindenden Schrauben in ihrer ganzen Erstreckung außerhalb der mittleren Radialebene mindestens eines Drehkörpers angeordnet sind. Höchste Festigkeit gegen große Schaufelfliehkräfte wird vorteilhaft durch bohrungsfreie Ausführung des radial durchlaufenden Scheibenteils mindestens eines verschraubten Drehkörpers erreicht. Die in Schaufelnuten angeordneten Muttern werden vorteilhafterweise zur Entlastung der Fliehkraft gegen die Schaufelfüße radial abgestützt.
• Nach weiteren Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung ist es günstig, wenn die Teilfugen zwischen den axial verschraubten Drehkörpern durch von Schaufeln verschlossene Nuten gelegt sind. Es lassen sich dann insbesondere Bolzen oder Keile zur Übertragung des Drehmomentes an diesen Teilfugen im Grunde der durch Schaufeln verschlossenen Nuten anordnen. Der tiefere Einschnitt der Nuten, die im Grunde die Schraubenmuttern aufnehmen, und die Anordnung der Teilfugen in den Nuten lassen eine besondere Vorsicht beim Einbau der die Nuten verschließenden Schaufeln ratsam erscheinen. Die Muttern, Bolzen oder Keile aufnehmenden Nuten werden daher zweckmäßig durch an sich bekannte Schaufeln mit in Umfangsrichtung geschlitzten Füßen verschlossen. Hierdurch wird eine federnde Spreizkraft der Füße erzielt, die ein festes Anliegen der Fußflanken gewährleistet, aber gleichzeitig das Maß der Kraft, welche die Nut aufweiten will, begrenzt.
• Die Abb. i und 2 zeigen Dampfturbinenläufer von erfindungsgemäßem Aufbau. In Abb. i besitzt der Läufer eine durchgehende Welle i, auf welche die Räder z, bis g aufgesetzt sind; in Abb. 2 sind die Räder ohne Mittenbohrung ausgeführt, die Wellenstummel io und ii sind aus einem Stück mit den Rädern 2 und g geschmiedet. Die Ausführung nach Abb. i weist die höhere kritische Drehzahl auf, die Ausführung nach Abb.2 ergibt geringere Fliehkraftbeanspruchungen der Einzelscheiben, eignet sich also besonders zur Beherrschung großer Beaufschlagungsdurchmesser und Schaufellängen.
• In den Abb. i und 2 ist mit Rücksicht auf den kleinen Maßstab nur die gegenseitige "Zentrierung der Radkränze angedeutet. Die Verschraubung der Radkränze geht aus den im Maßstab i : i wiedergegebenen Schnitten der Abb. 3 und q. hervor. Die Radkränze 7 und 8 sind über den Vorsprung 12, der in die Nut 13 eingreift, gegenseitig zentriert. Die Teilfuge zwischen beiden Kränzen ist mitten durch die Schaufelnut 1q. (Abb. 3) gelegt. In der Teilfuge sind zylindrische oder kegelige Bolzen 15 angeordnet, die das Drehmoment übertragen. Nach Einsetzen der Schaufeln 16 (Abb. 4.) in die Nut 1q. sind diese Bolzen gegen Herausfallen gesichert. Die Nut 17 (Abb. 3) ist stark vertieft ausgeführt. Im Grunde dieser Nut sind die Muttern 18 (Abb. q.) der Stiftschrauben ig angeordnet, mit denen die Radkränze 7 und 8 zusammengehalten werden. Während des Einsetzens der Schaufeln 2o werden die Muttern 18 durch Keilstücke 21 gegen die Schaufelfüße verspannt. Die Schrauben i9 werden sovon der auf dieMuttern und Schrauben wirkenden Fliehkraft entlastet und die Muttern 18 gegen Losdrehen gesichert. Die Füße der Schaufeln 16 und 2o sind mit Schlitzen 22 in Umfangsrichtung versehen. Die Füße sind im oberen Teil bei 23 mit Spiel eingesetzt und liegen nur im unteren Teil bei 2q. an. Dieses Anliegen i der Füße bei 24 erfolgt daher federnd und übt keine gefährliche Spreizwirkung auf die vertiefte Nut oder die Teilfuge aus. Der gleiche Fuß kann auch für schmalere Schaufeln Verwendung finden, er ist schon hier gegenüber der rechts und links gezeigten Normalausführung etwas verbreitert, um Platz für eine kräftige Mutter zu schaffen. Sind die Schaufeln sehr breit, so könnten die Nuten zur Aufnahme der Muttern oder der Bolzen und Keile auch zwischen den eigentlichen Schaufelnuten des Läufers angeordnet sein und erst nach Zusammenbau der Turbine durch die Leitschaufeln des Gehäuses odertleren Deckbänder überbrückt und damit verschlossen werden, ohne daß hierdurch der Erfindungsgedanke verlassen würde.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Aus axial miteinander verschraubten Drehkörpern zusammengesetzter Läufer als Träger von axial beaufschlagten Schaufeln für Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf-oder Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsflächen für das Anziehen der die Drehkörper verbindenden Schrauben, vorzugsweise die Muttern, im Grunde von durch Schaufeln verschlossenen Nuten angeordnet sind.
2. 2. Läufer nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehkörper verbindenden Schrauben in ihrer ganzen Erstreckung außerhalb der mittleren Radialebene mindestens eines Drehkörpers angeordnet sind.
3. 3. Läufer nach Anspruch r oder 2, gekennzeichnet durch bohrungsfreie Ausführung des radial durchlaufenden Scheibenteils mindestens eines verschraubten Drehkörpers. q..
4. Läufer nach einem der Ansprüche r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Schaufelnuten angeordneten Muttern gegen die Schaufelfüße radial abgestützt sind.
5. 5. Läufer nach einem der Ansprüche x bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfugen zwischen den axial verschraubten Drehkörpern durch von Schaufeln verschlossene Nuten gelegt sind.
6. 6. Läufer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Bolzen oder Keile zur Übertragung des Drehmomentes an den Drehkörperteilfugen im Grunde der durch Schaufeln verschlossenen Nuten angeordnet sind.
7. 7. Läufer nach einem der Ansprüche r bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muttern, Bolzen oder Keile aufnehmenden Nuten durch Schaufeln mit in Umfangsrichtung geschlitzten Füßen verschlossen sind.