DE334359C - Turbinenlaeufer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Turbinen und insbesondere auf Läufer, bei welchen die Laufschaufeln an Scheiben oder Rädern sitzen, die auf der Welle befestigt sind. Bisher werden solche Räder oder Scheiben in der Regel auf der Welle aufgeschrumpft und festgekeilt mit dem Ergebnis, daß die Drehuttgsbeanspruchung von der Scheibe auf die Welle übertragen, wird, nicht aber die Zentrifugalkräfte der Schaufel und der Scheibe. Bei dieser bekannten Ausführung*sform muß daher die Scheibe oder das Rad von genügender Stärke sein, um alle aus den· Zentrifugalkräften herrührenden Beanspruchungen aufzunehmen. In den Fällen, wo der Durchmesser der Scheibe verhältnismäßig klein ist und die Bohrung verhältnismäßig groß, ist es aber schwierig, eine Scheibe mit genügender Stärke zur Aufnahme der Zentrifugalkräfte zu bauen. Eine weitere Schwierigkeit beruht darin, daß, um ein Loswerden einer solchen Scheibe auf der Welle zu vermeiden, wenn sie mit großer Geschwindigkeit läuft, es notwendig ist, eine beträchtliche Schrumpfungsklemmung zwischen Scheibe und Schaft anzuwenden, was die Schwierigkeit des Aufreihens und des Abziehens der Scheiben von der Welle vergrößert.
Die vorliegende Erfindung erzielt einen neuen Turbinenläufer, welcher eine oder mehrere Scheiben, Räder oder auch Ringsegmente trägt, welche zusammen die Scheibe oder das Rad bilden und die in sich selbst nicht genügend stark sind, um der ganzen Zentrifugalkraft der Scheibe, der Räder oder Ringsegmente und der auf diesen befestigten Schaufeln zu widerstehen, bei welchem die obigen Nachteile vermieden sind und das Läufergewicht wesentlich verringert werden kann. Gemäß der Erfindung sind zwar die Schaufeln an der Scheibe, dem Rad oder den Ringsegmenten in irgendeiner geeigneten bekannten Weise befestigt; aber diese Scheibe, das Rad oder die Segmente sind mit der Läuferwelle in solcher Weise verbunden, daß der größere Teil der Zentrifugalkräfte der Schaufeln sowie der Scheibe und Segmente unmittelbar auf die Welle übertragen wird. Bei der Ausführung der Erfindung können die Schaufeln irgendeine geeignete Form haben und ebenso die Scheiben oder Segmente. Indessen erfolgt die Befestigung im wesentlichen getrennt und unabhängig voneinander und so, daß die Zentrifugalkraft von der Schaufelbefestigung nach der Scheibenbefestigung durch die Scheibe oder die Segmente, welche im späteren als Schaufelträger bezeichnet sind, so unmittelbar - als möglich

übertragen wird, vorteilhaft aber nicht notwendigerweise in radialer Richtung. Die Befestigung des Schaufelträgers an der Welle muß genügend kräftig sein, um zusätzlich zu den Zentrifugalkräften der Schaufel und der Schaufeldichtung, wenn solche vorhanden ist, auch die Zentrifugalkräfte des Schaufelträgers selbst aufzunehmen.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen schematisch dargestellt.

In Fig. ι ist ι die Turbinenwelle, welche mit einem gerillten Bund 2 versehen ist. Der Schaufelträger 3, der aus zwei oder mehr Segmenten besteht, ist an seinem Innenumfang mit Zungen 4 versehen, welche in die Rillen 5 des Bundes 2 der Welle passen. Der Schaufelträger ist an der Welle bzw. an deren Bund mittels Bolzen oder Nieten 6 befestigt, welche sowohl durch den Bund 2 der Welle als auch Zungen 4 des Schaufelträgers 3 hindurchgeht. Die Turbinenschaufeln 7 können an dem Schaufelträger 3 in irgendeiner bekannten geeigneten Weise befestigt sein, und zwar geschieht dies bei dieser Ausführung mittels Zungen 8, welche an der Schaufelwurzel ausgebildet sind und zu den Umfangsrillen 9 im Schaufelträger passen, sowie mittels einer doppelten Reihe von Nieten 10.

Bei Fig. 2 ist die Ausführungsform ähnlich der der Fig. 1, mit dem Unterschied, daß der Ringbund 2 der Welle und die Zungen 4 am Schaufelträger 3 eine größere Tiefe haben, so daß zwei Reihen von Bolzen oder Nieten 6 benutzt werden können, um eine sichere Befestigung zu erzielen.

In Fig. 3 ist die Bauart dadurch noch verstärkt, daß der Schaufelträger 3, wie ersichtlich, in seiner Stärke an der Befestigungsstelle auf der Welle verbreitert ist. Die den Schaufelträger bildenden Segmente können entweder aus einem Stück bestehen, wie bei den Fig. 1 bis 3, oder aus einer Mehrzahl von Lamellen, die Seite an Seite liegen, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Wenn, wie es die Regel, eine Mehrzahl von Schaufelträgern | Seite an Seite auf der Welle befestigt sind, j so wird es häufig vorteilhaft sein, nur einen ■ einzigen Satz von Nieten oder Bolzen 6 zu ι benutzen, welche durch sämtliche Schaufel- ; träger und die Ringbunde der Welle hindurchgehen. Bei den bisherigen Figuren muß der , Schaufelträger 3 mindestens aus zwei Teilen bestehen, um ihn in die Rillen des Ringbun- , des der Welle einsetzen zu können, doch kann er gewünschtenfalls auch mehrteilig sein. Abänderungsweise kann der Schaufelträger auch 1 nur eine einzige Rille an seinem Innenumfang haben, in welche ein Ringbund oder Flansch der Welle paßt, so daß der Schaufelträger 1 gewissermaßen auf dem Ringbund reitet. ; Für die meisten Fälle würde diese Ausführungsform allerdings nicht kräftig genüg sein, so daß die eine oder andere Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 vorzuziehen ist.

Bei diesen Ausführungsformen erfolgt zusätzlich zu dem Radialzug an der Befestigung zwischen dem Schaufelträger und der Welle ein weiterer Zug in tangentialer Richtung, welcher sich am stärksten an den Nieten oder Bolzen zunächst den Verbindungsstellen zwi- 7" sehen den Segmenten des Schaufelträgers ; äußert. Um diesen Zug so klein wie möglich zu machen, werden, wie aus Fig. 5 ersichtlich, radiale Schlitze 11 in dem Schaufelträger 3 vorgesehen. Ein anderes vorteilhaftes Mittel ist, die Schaufelträgersegmente mit Anfangs-, spannung durch Erwärmung der Welle aufzuziehen, wobei die Welle während des Auf-, reihens der Schaufelträger erwärmt wird. Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher der Schaufelträger 3, der wie früher aus einer Reihe von Segmenten besteht, auf der Welle 1 in einer unterschnittenen Rille 12 gehalten wird. Ein Teil der Welle ι an dieser Rille ist ausgeschnitten, um das letzte Segment des Schaufelträgers 3 in Stellung zu bringen. Dieser Ausschnitt wird darauf durch ein Füllstück 13 geschlossen, welches in bekannter Weise mittels Schraubenbolzens 14 auf der Welle befestigt wird. gc Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 7. ι Hierbei ist an der Welle 1 ein Ringbund von ; Schwalbenschwanzform oder T-Form ausgebildet und der Schaufelträger 3 ist an ι seinem Innenrand mit einem entsprechenden ; schwalbenschwanz- oder T-förmigen Ring 16 ' versehen. Der Schaufelträger wird an -der Welle durch zwei Klemmringe 17 befestigt, ■ welche mit entsprechenden Nuten versehen sind, um auf die Ringe 15 und 16 der Welle und des Schaufelträgers zu passen. Die Befestigung der Klemmringe 17 erfolgt durch ' Bolzen oder Niete 18, von denen alle oder ein Teil durch die Ringe 15 und 16 der Welle : und des Schaufelträgers hindurchgehen.

ι Fig. 8 zeigt eine gegenüber der Fig. 7 etwas abgeänderte Form, bei welcher die Innenfläche des Ringes 16 des Schaufelträgers auf der Außenfläche des Ringes 15 der Welle aufliegen. In diesem Falle haben die no Klemmringe 17 nur eine einzige Nut, welche die überstehenden Bunde oder Flansche beider Ringe 15 und 16 umfaßt. Bei dieser Ausführungsform genügt eine einzige Reihe von Nieten 18, welche die beiden Klemmringe 17 verbindet und teils in den Ring 15 und teils in den Ring 16 eingebettet sind.

In einzelnen Fällen, wie in denen der Fig. 9, können die Klemmringe 17 zwischen zwei benachbarten Schaufelträgern 3 durch segmentförmige Abstandsstücke 19 in Stellung gehalten werden, Die Klemmringe 17

sind mit einer unterschrittenen Ringnut am Boden versehen und das Abstandsstück 19 ist T-förmig, wie aus der Figur ersichtlich. Die Abstandsstücke werden durch einen Schlitz eingesetzt, welcher in seiner Breite dem breiten Teil des T-förmigen Abstandsstückes entspricht und dann in der Umfangsrichtung in Stellung geschoben ist. Zum Schluß wird der Schlitz durch ein Füllstück 19" geschlossen, das punktiert angedeutet ist und in seiner Lage durch eine Deckschraube 19^s gehalten wird.

Eine von den vorherigen Figuren abweichende Ausführungsform ist in den Fig. 10 bis 15 dargestellt, bei welcher Ausführung der Erfindung die Welle 1 mit achsialen Längsnuten 20 versehen ist und die Segtnente 3, welche den Schaufelträger bilden, an ihrer Innenkante mit Vorsprüngen 21 versehen sind, welche in den Nuten 20 gleiten. Die Form der Nuten 20 kann verschieden sein und die Vorsprünge der Segmente 3 müssen der Nutenform entsprechen. In der Fig. 10 sind die Nuten 20 pilzförmig und entsprechen auch den Vorsprüngen 21, während bei Fig. 13 die Nuten und Vorsprünge schwalbenschwanzförmig sind. In der Fig. 11 sind rechteckige oder etwas trapezförmige Nuten dargestellt und in Fig. 12 V-förmige, In letzterem Falle werden die Segmente 3 in den Nuten mittels geeigneter Stifte oder Keile festgehalten, wie bei 22 angedeutet ist.

In den Fig. 10 bis 13 ist die Beschaufelung

nicht dargestellt, doch, können die Schaufeln in den den Schaufelträger bildenden Segmenten in der Weise befestigt sein, wie in Fig. 14 und 5 dargestellt, oder auch in einer anderen geeigneten Weise.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist schematisch in den Fig. 16, 17 und 18 dargestellt. Hierbei sind an der Welle ι rund um ihren Umfang eine Mehrzahl von geradlinigen Quernuten 23 ausgebildet, und die Innenkanten der Segmente 3, welche den Schaufelträger bilden, sind mit entsprechenden geradlinigen Vorsprüngen 24 versehen, welche in die Nuten 23 der Welle eingeschoben werden können. Die Nuten 23 der Welle können, wie in Fig. 18 ersichtlich, unterschnittene oder schwalbenschwanzförmige Gestalt haben, wobei die Innenkanten der Segmente 24 des Schaufelträgers entsprechend geformt sind. Abänderungsweise können die Segmente 3 in den Nuten 23 der Welle mittels geeigneter Stifte oder Federkeile 25 gehalten werden, wie aus Fig. 37 ersichtlich. Wenn nach dem dargestellten Beispiel der Schaufelträger 3 aus vier Segmenten besteht, so können drei von diesen auf der Welle in der oben beschriebenen Weise angebracht werden, indem sie in den Nuten 23 in Stellung geschoben werden. Das vierte Segment wird dann in radialer Richtung in eine volle, d. h. nicht unterschnittene, Nut eingesetzt und in dieser mittels Keil, Schrauben o. dgl. festgehalten. Die in Fig. 16 dargestellte Ausführungsform beschränkt sich nicht auf einen ' Schaufelträger aus vier Segmenten, sondern es kann auch eine Zahl von sechs, acht oder mehr Segmenten gebraucht werden, unter 7c Anordnung der Nuten am Wellenumfang in der gleichen Anzahl.

Wenn sämtliche Schaufelsegmente 3 auf der Welle mittels Keils oder Federkeils 25 befestigt sind, so besteht der Schaufelträger vorzugsweise aus nur zwei Segmenten und es werden für jedes Segment zwei Satz Keile oder Keilfedern benutzt. DieKeile jeden Satzes werden dann in annähernd tangentialer Richtung in einem Winkel von 90° das eine zum anderen angeordnet, doch kann es auch in einzelnen Fällen erwünscht sein, eine größere Anzahl von Keilen oder Keilfedern für jedes Segment des Schaufelträgers anzuwenden.

Wenn die Segmente des Schaufelträgers an der Welle durch tangential angeordnete Federkeile oder Keile in der beschriebenen Weise befestigt sind, so kann die Nut auf der Welle eine Umfangsnut sein, wobei die Innenkante der Segmente entsprechend geformt sein muß, wie dies in Fig. 19 ersichtlich. Bei dieser Figur besteht der Schaufelträger aus zwei Segmenten, von denen nur das eine dargestellt ist. Er wird in seiner Stellung in einer Umfangsnut 23 der Welle 1 mittels tangential eingetriebener Federkeile 25 gehalten. Auf einem einzigen Schaufelträger kann man auch zwei oder mehrere Schaufelreihen anbringen.

Claims (7)

Patent-Ansprüche :"

1. Turbinenläufer, bei welchem eine oder sämtliche der den Schaufelträger bildenden Scheiben, Räder oder Segmente nicht in sich genügend stark sind, um der Gesamtheit der Zentrifugalkräfte der Schaufelträger und der darauf befestigten Schaufeln zu widerstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelträger auf "» der Welle derart befestigt sind, daß die gesamten oder der größere Teil der Zentrifugalkräfte auf die Welle übertragen wird.

2. Turbinenläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle mit einem gerillten Ringbund versehen ist und der Schaufelträger Zungen trägt, welche in die Rillen des Ringbundes passen, wobei die Verbindung mittels Bolzen oder Niete erfolgt, die durch den Ringbund der Welle und die Zungen des Schaufelträgers hindurchgehen (Fig. 1 bis 4).

3· Turbinenläufer nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelträger mit radialen Schlitzen versehen sind, welche nach dem inneren Umfang des Schaufelhalters zu offen sind, behufs Verminderung des tangentialen Zuges an den Bolzen oder Nieten, welche durch den Ringbund der Welle und die Zungen des Schaufelträgers hindurchgehen (Fig. 5).

4. Turbinenläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle und der Schaufelträger mit schwalbenschwanz- oder T-förmigen Ringen versehen sind und von Klemmringen umfaßt werden, welche mit einer oder mehreren entsprechend geformten Ringnuten über die Ringe der Welle und des Schaufelträgers greifen und durch Bolzen oder Niete, mit oder ohne Anwendung von Abstandsstücken, verbunden sind (Fig. 7 bis 9).

5. Turbinenläufer nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelträger mit einem schwalbenschwanz- oder T-förmigen Ring versehen ist, welcher in einer entsprechend geformten Umgangsnut der Welle in Stellung gehalten wird (Fig· 6).

6. Turbinenläufer mit Schaufelträgerbefestigung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der schwalbenschwanz- oder T-förmige Ring an dem Schaufelträger so geformt ist, daß er in entsprechend geformte, achsial gerichtete Schlitze der Turbinenwelle greift (Fig. 10 und 13).

7. Turbinenläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle eine Mehrzahl von geraden Quernuten hat, die an ihrem Umfang· ausgebildet sind, während die Innenkanten der Segmente, welche den Schaufelträger bilden, mit entsprechend geformten geradlinigen Vörsprüngen versehen sind, wobei die Befestigung der Schaufelträgersegmente entweder dadurch erfolgt, daß die Nuten und Vorsprünge schwalbenschwanz- oder T-förmig sind, oder mittels Keile oder Federkeile, die in annähernd tangentialer Richtung eingeschoben sind (Fig. 16 bis 18).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.