DE932704C

DE932704C - Turbine-driven fan with free-flying runner

Info

Publication number: DE932704C
Application number: DEB21791A
Authority: DE
Inventors: Alfred J Buechi Jun; Alfred J Buechi Sen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-04-28
Filing date: 1952-08-28
Publication date: 1955-09-08

Description

Turbinengetriebenes Gebläse mit freifliegend gelagertem Läufer Die Erfindung bezieht sich auf ein turbinengetriebenes Gebläse mit freifliegend gelagertem Läufer, dessen feststehende Lagerung mindestens teilweise in den Nabenteil des Gebläserotors hineinragt.Turbine-driven fan with free-floating rotor Die The invention relates to a turbine-driven fan with a free-floating one Runner, the fixed bearing of which is at least partially in the hub part of the fan rotor protrudes.

Bei bekannten Ausführungen dieser Art ist die Lagerwelle mit den Rotoren oder Läufern mittels eines zylindrischen Teiles verbunden, der über das Lagergehäuse hervorsteht und einen in Abstand vom Ende dieses Teiles angeordneten Bund aufweist. Beim Zusammenbau der Rotoren mit der Lagerwelle werden ihre Nabenteile aufeinandergescbraubt, bis sie am Bund der Lagerwelle drehfest -anli-egen, wobei die Turbinenrotornaibe den Umfang des hervorstehenden Lagerwellenteils und den Bundring mindestens teilweise umfaßt. An dem hervorstehenden Teil der Lagerwelle, der ihre Verbindung mit den Rotoren herstellt, wird jedoch wegen des erforderlichen Spieles beim Zusammenbau der Teile keine gute Zentrierung und Festhaltung der Rotoren erreicht. Ferner wird durch die relativ große Berührungsfläche der Turbinenrotornabe mit dem Umfang des hervorstehenden Teils der Lagerwelle die Wärmeübertragung vom heißen Turbinenrotor auf die Lagerwelle stark begünstigt.In known designs of this type, the bearing shaft is with the rotors or rotors connected by means of a cylindrical part that extends over the bearing housing protrudes and has a collar arranged at a distance from the end of this part. When assembling the rotors with the bearing shaft, their hub parts are screwed together, until they non-rotatably -anli-egen on the collar of the bearing shaft, whereby the turbine rotor hub the circumference of the protruding bearing shaft part and the collar ring at least partially includes. On the protruding part of the bearing shaft that connects it to the Manufactures rotors, however, because of the required play during assembly the parts are not centered properly and the rotors are not held firmly in place. Furthermore, due to the relatively large contact area of the turbine rotor hub with the circumference of the the protruding part of the bearing shaft, the heat transfer from the hot turbine rotor strongly favored on the bearing shaft.

Der Zweck vorliegender Erfindung besteht nun darin, den als Träger der Rotoren dienenden Teil der Lagerwelle derart auszubilden, daß diese Nachteile bekannter Ausführungen freifliegend gelagerter Läufer oder Rotoren wegfallen.-Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Tragstück für die Rotoren ein kegelstumpffärmig ausgebildeter, zentraler Teil der Lagerwelle vorgesehen ist und der Gebiäserotor zur Herstellung einer lösbaren Verbindung mit dem Turbinenrotor einen dazu passend ausgeführten nabenartigen Ansatz aufweist, mit dem er beim Zusammenbau beider Rotoren auf das kegelstumpfförmige Tragstück der Lagerwelle drehsicher aufgezogen wird.The purpose of the present invention is now to act as a carrier to form the rotors serving part of the bearing shaft in such a way that these disadvantages known designs of free-floating rotors or rotors are omitted.-This is achieved according to the invention that a frustoconical as a support piece for the rotors trained, central part of the bearing shaft is provided and the fan rotor for making a detachable connection with the turbine rotor has a hub-like approach designed to match, with which it is used during assembly Both rotors mounted on the frustoconical support piece of the bearing shaft in a rotationally secure manner will.

Bei dieser Ausführung wird beim Aufziehen der Lagerwelle auf den Gebläserotor mittels des zentrisch. angeordneten, kegels:bumpfförmiigen Verbindungsstückes ganz von selbst die gewünschte Zentrierung der Rotoren mit den Lagerstellen erzielt und eine maximal feste Verbindung hergestellt. Ferner wird bei der neuen Ausführung eine Berührung des Turbinenrotors mit der Mantelfläche des Tragstückes der Lagerwelle vermieden, so. daß der Wärmeübergang von Turbinenläufer auf die Lagerwelle möglichst klein ist.With this design, the bearing shaft is pulled onto the fan rotor by means of the centric. arranged, cone: bump-shaped connecting piece entirely achieved the desired centering of the rotors with the bearing points and a maximum firm connection established. Furthermore, in the new version a contact of the turbine rotor with the lateral surface of the support piece of the bearing shaft avoided so. that the heat transfer from the turbine rotor to the bearing shaft as possible is small.

Die Nabe des Gebläserotors kann zur Einführung der Turbinenrotorscheibe eine axial offene, ringförmige Ausnehmung aufweisen. Die Ausbildung wird dabei vorteilhaft so gewählt, daß die Verbindung beider Rotoren mittels Außengewindes auf der Nabe des Turbinenrotors und Innengewindes der äußeren Wandung des axiaal offenen, ringförmigen Ausnehmung der Gebläserotornabe derart ausgeführt werden kann, daß die Wärmeausdehnung der Nabe des im Betrieb heißen Turbinenrotors den Preßdruck der Schraubverbindung beider Rotoren erhöht.The hub of the fan rotor can be used to introduce the turbine rotor disk have an axially open, annular recess. The training becomes advantageous chosen so that the connection of the two rotors by means of an external thread on the hub of the turbine rotor and internal thread of the outer wall of the axiaal open, annular Recess of the fan rotor hub can be designed in such a way that the thermal expansion the hub of the turbine rotor, which is hot during operation, the pressure of the screw connection both rotors increased.

Um die Wärmeübertragung vom Turbinenrotor auf die Lagerung zu verkleinern, kann z. B. von einem Ölzuleitungskanal in der feststehenden Lagerung über mindestens eine Düse frisches Öl an das kegelstumpfförmige Tragstück der Lagerwelle gespritzt werden. Zur Vergrößerung der ölbespritzten Oberfläche des kegelstumpfförmigen Tragstückes kann diese Oberfläche durch in dem Tragstück angeordnete Ausnehmungen noch vergrößert sein. In der Mitte der Turbinenrotorscheibe kann ein Zentrierzapfen und am kegelstumpfförmigen Teil der Lagerwelle eine dazu passende Zentrierbohrung vorgesehen sein, um die Zentrierung der beiden Rotoren zu erleichtern. Von den miteinander in direkter Verbindung stehenden Nabenflächen der beiden Rotoren kann mindestens je eine Teilfläche als Führungs- und Zentrierfläche ausgebildet sein.To reduce the heat transfer from the turbine rotor to the bearing, can e.g. B. from an oil supply channel in the fixed storage over at least a nozzle injected fresh oil onto the frustoconical support piece of the bearing shaft will. To enlarge the oil-splashed surface of the frustoconical support piece this surface can be increased even further by means of recesses arranged in the support piece be. A centering pin can be placed in the middle of the turbine rotor disk and a truncated cone-shaped one Part of the bearing shaft a matching centering hole can be provided for the centering of the two rotors to facilitate. Of those who are directly related to each other Hub surfaces of the two rotors can each have at least one partial surface as a guide and centering surface.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Axialschnitt durch die beiden Rotoren des ersten Ausführungsbeispiels und Fig.2 einen gleichen Schnitt des zweiten Ausführungsbeispiels.The drawing shows two exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown, namely Fig. i shows an axial section through the two rotors of the first embodiment and Figure 2 shows a same section of the second embodiment.

Gleiche Zahlen bezeichnen in allen Figuren gleiche oder ähnliche Teile.The same numbers denote the same or similar parts in all figures.

In Fig. i sind die beiden Rotoren mit i und 2, der gebläseseitig in den Gebläsero@tor hineinragende Gehäuseteil mit 3 und die Verbindung der beiden Rotoren mit q. bezeichnet. Die Rotoren sind an einenn zentrisch angeordneten Teil 5' der Lagerwelle 5 a abgestützt, der kegelstumpfförmig ausgeführt ist. Die Verbindung der Rotoren ist so ausgebildet, da,ß der Turbinenrotor beim Zusammenbau der Teile den Gebläserotor auf den kegelstumpfförmigen Teil der Lagerwelle aufzieht und der Turbinenrotor sich dann an der Stirnfläche 5'b dieses Wellenteils abstützt. I; ie Mantelfläche 5'c des Kegelstumpfes liegt zentrisch zu den Lagerflächen 5'd und dient als Zentrierfläche für die radiale Lagerung beider Rotoren, steht jedoch mit dem Turbinenrotor i nicht direkt in Berührung. 'Dies ist besonders vorteilhaft, weil dadurch die Wärmeübertragung vom heißen Turbinenrotor auf die Lagerfläche 5'd kleiner wird. Die Verbindung q der Teile wird dadurch erzielt, daß der mit einem Innengewinde versehene Nabenteil i a des Turbinenrotors mit einer mit Außengewinde versehenen Nabe :2a des Gebläserotors verschraubt wird. Bei dieser Verschraubung wird der Gebläserotor auf den kegelstumpfförmigen Ansatz 5' aufgezogen. Es sind ferner besondere Mittel zum Verkleinern der Wärmeübertragung vom heißen Turbinenrotor auf die Lagerung vorgesehen. Ein solches Mittel besteht darin, daß von einem Ölzuleitungskanal in der feststehenden Lagerung 3 über mindestens eine Düse 6 kaltes Öl an den'. kegelstumpfförmigen Teils' der Lagerwelle gespritzt wird. Dieser Wellenteil besitzt zum gleichen Zweck an der dem Turbinenrotor zugekehrten Stirnfläche 5'b offene Ausnehmungen, die die Berührungsfläche verkleinern. Damit die Kühlwirkung des von der Düse 6 an den kegelstumpfförmigen Wellenteil gespritzten Öls größer wird, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die der Düse gegenüberliegende Fläche des kegelstumpfförmigen Wellenteils mit einer Ausnehmung 5'e versehen. In der Mitte der Turbinenrotorscheibe befindet sich ein Zapfen i c, -der genau passend in eine Bohrung 5'f hineinragt. Diese Ausführung bezweckt eine noch genauere Zentrierung der beiden Rotoren mit den Lagerflächen 5'd, wobei die Ungenauigkeit, die vom radialen Spiel der Schraubverbindung herrührt, behoben wird.In Fig. I, the two rotors with i and 2, the fan side protruding into the Gebläsero @ tor housing part with 3 and the connection of the two rotors with q. designated. The rotors are supported on a centrally arranged part 5 'of the bearing shaft 5a, which is frustoconical. The connection of the rotors is designed so that when the parts are assembled, the turbine rotor pulls the fan rotor onto the frustoconical part of the bearing shaft and the turbine rotor is then supported on the end face 5'b of this shaft part. I; The outer surface 5'c of the truncated cone lies centrically to the bearing surfaces 5'd and serves as a centering surface for the radial bearing of both rotors, but is not in direct contact with the turbine rotor i. This is particularly advantageous because it reduces the heat transfer from the hot turbine rotor to the bearing surface 5'd. The connection q of the parts is achieved in that the internally threaded hub part ia of the turbine rotor is screwed to an externally threaded hub: 2a of the fan rotor. With this screw connection, the fan rotor is drawn onto the frustoconical extension 5 '. There are also special means for reducing the heat transfer from the hot turbine rotor to the bearing are provided. Such a means consists in that from an oil supply channel in the fixed bearing 3 via at least one nozzle 6 cold oil to the '. frustoconical part 'of the bearing shaft is injected. For the same purpose, this shaft part has open recesses on the face 5'b facing the turbine rotor, which reduce the contact area. So that the cooling effect of the oil sprayed by the nozzle 6 onto the frustoconical shaft part is greater, in the present exemplary embodiment the surface of the frustoconical shaft part opposite the nozzle is provided with a recess 5'e. In the middle of the turbine rotor disk there is a pin ic which protrudes into a bore 5'f in an exactly fitting manner. This embodiment aims at an even more precise centering of the two rotors with the bearing surfaces 5'd, the inaccuracy resulting from the radial play of the screw connection being eliminated.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes. Bei dieser Ausführung besitzt die Nabe 2 ä des Geblä.serotors 2 eine axial offene, ringförmige Ausnehmung 2b, die die Nabe der Turbinenrotorsoheibe i a' aufnimmt, Die Verbindung q.' beider Rotoren wird durch ein Außengewinde auf der Nabe des Turbinenrotors und ein Innengewinde der äußeren Wandung der offenen Ausnehmung der Gebläserotornabe hergestellt. Bei dieser -Ausbildung der Teile.' wird durch die Wärmeausdehnung der Nabe des im Betrieb heißen Turbinenrotors der radiale Druck auf den das Innengewinde tragenden Teil der Gebläserotoznabe erhöht. Zugleich wird die Zentrierung der beiden Rotoren verbessert und eine gute Kühlung der Nabe des Turbinenrotors durch den Gebläserotor erzielt. Dabei ist der Ansatz 5' der Welle 5 ca ebenfalls in einer Bohrung 5 c' der relativ kalten Gebläseradnabe gelagert und berührt den Turbinenrotor nur bei 5'b.Fig. 2 shows a further embodiment of the subject matter of the invention. In this embodiment, the hub 2 ä of the fan rotor 2 has an axially open, annular recess 2b, which receives the hub of the turbine rotor shaft ia ', the connection q.' Both rotors are produced by an external thread on the hub of the turbine rotor and an internal thread on the outer wall of the open recess of the fan rotor hub. With this training of the parts. ' the thermal expansion of the hub of the turbine rotor, which is hot during operation, increases the radial pressure on the part of the fan rotor hub that carries the internal thread. At the same time, the centering of the two rotors is improved and good cooling of the hub of the turbine rotor is achieved by the fan rotor. The extension 5 'of the shaft 5 is also mounted in a bore 5c' of the relatively cold fan wheel hub and only touches the turbine rotor at 5'b.

Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der kegelstumpfförmige Wellenteil und seine zur Lagerung dienende Verlängerung eine einwandfreie Zentrierung des Gebläse- und des Turbinenrotors mit der vorgesehenen Schraubverbindung auch für höchste Drehzahlen bewerkstelligt. Ferner wird die Wärmeübertragung des heißen Turbinenrotors auf die Lagerstellen mit den angegebenen Mitteln wirksam verkleinert. Die Ausbildung der Lagerstellen kann, wie dargestellt, oder in anderer beliebiger Art vorgesehen werden.The main advantage of the present invention is that the frustoconical shaft part and its extension serving for storage one perfect centering of the fan and turbine rotor with the intended Screw connection also made for the highest speeds. Furthermore, the heat transfer of the hot turbine rotor on the bearings with the specified means effective scaled down. The training of the bearing points can, as shown, or in another of any kind can be provided.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Turbine-driven fan with free-floating rotor, the fixed bearing of which protrudes at least partially into the hub part of the fan rotor, characterized in that a frustoconical central part (5 ') of the bearing shaft and the fan rotor are provided as the support piece for the rotors (i, 2) (2) to produce a detachable connection (4, 4 ') with the turbine rotor has a suitably designed, hub-like extension (2a, 2d) with which it is pulled onto the frustoconical support piece (5') when the two rotors are assembled.

2. Blower according to claim i, characterized in that that the outer surface (5'c or 5 c ') of the frustoconical shaft part (5') only is in contact with the fan rotor.

3. Blower according to claim i, characterized in that that the hub of the fan rotor has an axially open, annular recess (2 b) for Receipt of the hub (i ä) of the turbine rotor (Fig.2).

4 .. blower according to claim 3, characterized in that the connection of the two rotors by means of an external thread on the hub of the turbine rotor and internal thread of the outer wall of the axial open, annular recess of the fan rotor hub is designed such that the thermal expansion of the hub of the turbine rotor, which is hot during operation, the pressing pressure the screw connection of both rotors increased.

5. Blower according to claim i, characterized characterized in that from an oil supply channel in the fixed bearing over at least one nozzle (6) fresh oil to the frustoconical support piece (5 ') of the Bearing shaft is injected.

6. Blower according to claim i, characterized in that the frustoconical support piece (5 ') of the bearing shaft on its on the turbine rotor the end face (5'b) coming into contact is a recess which reduces the contact surface having.

7. Blower according to claim 5, characterized in that the oil-splashed Surface of the frustoconical support piece (5 ') to improve the cooling effect is enlarged by recesses (5e 'or 5'e) arranged in the support piece. B. Fan according to claim i, characterized in that the turbine rotor has a middle centering pin (i c) and the frustoconical part (5 ') of the bearing shaft has a matching center bore (5'f). G. Blower according to claim i, characterized characterized in that of the hub surfaces that are in direct communication with one another of the two rotors at least one, partial surface as a guide and centering surface is trained. Cited publications: German Patent No. 686 814; U.S. Patent No. 2,322,824.