DE1192778B - Verfahren und Anordnung zum Befestigen von Deckscheiben an Laufraedern von Radial-Turbomaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F04d

Deutsche Kl.: 27 c-12/03

1192778
G30325Ic/27c
18. August 1960
13. Mai 1965

Deckscheiben, die bei Radial-Turbomaschinen zum seitlichen Abschluß der von den Schaufeln gebildeten Strömungskanäle dienen, müssen an den Schaufeln befestigt werden. Es ist bekannt, zu diesem Zweck an den Schaufeln Zapfen vorzusehen, die aus einem Stück mit den Schaufeln bestehen, durch entsprechende Öffnungen der Deckscheibe hindurchragen und mit dieser auf der Außenseite vernietet sind. Eine solche Anordnung eignet sich jedoch nicht bei Schaufeln aus Stahl sehr hoher Festigkeit, weil bei einem derartigen Werkstoff durch den Nietvorgang infolge zusätzlicher Verfestigung Spannungsrisse am Übergang des Zapfens zur Schaufel auftreten können. Entsprechendes gilt für eine Befestigung der Deckscheiben durch Anschweißen, weil die normalerweise verwendeten hochfesten Werkstoffe auch dafür wenig geeignet sind.

Die Erfindung geht deshalb von der Überlegung aus, daß die Befestigung der Deckscheiben an den Schaufeln zweckmäßig durch besondere Elemente aus einem dafür geeigneten Werkstoff erfolgt. Wenn man, wie es teilweise bei schmalen Vollschaufeln geschieht, die Schaufeln axial durchbohrt und in diese Bohrunggen durchgehende Niete einsetzt, so müssen die Schaufeln eine dafür ausreichende Profilstärke haben. Für hochbeanspruchte Räder wird die Profilstärke mit Rücksicht auf den erforderlichen Nietquerschnitt sehr groß, so daß gegebenenfalls sogar Erleichterungslöcher in den Schaufeln vorgesehen werden müssen.

Um auch diese Schwierigkeiten zu beseitigen, geht die Erfindung bezüglich des Befestigens der Deckscheiben durch Vernieten an Laufrädern, insbesondere mit aus dem Vollen herausgearbeiteten Schaufeln von Radial-Turbomaschinen, einen noch anderen Weg. Die Erfindung besteht verfahrensmäßig darin, daß vor dem Herausarbeiten bzw. Bearbeiten der Schaufeln in deren Profilbereich Bohrungen hergestellt werden, deren Durchmesser größer als die endgültige Profilstärke der Schaufeln ist, und daß die in diese Bohrungen eingesetzten, gegen Verdrehen gesicherten und aus nietbarem Werkstoff bestehenden Bolzen beim Herausarbeiten oder Bearbeiten der Schaufeln auf beiden Seiten derselben teilweise mit weggeschnitten werden, während die aus dem Laufrad herausragenden Zapfen der Bolzen in entsprechende Bohrungen der Deckscheibe eingesetzt und mit derselben vernietet werden.

In diesem Zusammenhang kann die Erfindung konstruktionsmäßig derart durchgeführt werden, daß Gewindebolzen in entsprechende Gewindebohrungen im Profilbereich der Schaufeln eingesetzt sind. Die betreffenden Bolzen und Bohrungen können jedoch

Verfahren und Anordnung zum Befestigen von
Deckscheiben an Laufrädern von
Radial-Turbomaschinen

Anmelder:

Gutehoffnungshütte Sterkrade Aktiengesellschaft, Oberhausen (RhId.), Lipperfeld 1

Als Erfinder benannt:

Ernst Garnjost, Kettwig/Ruhr;

Ernst Thomann, Oberhausen (Rhld.)-Sterkrade

auch ohne Gewinde ausgeführt werden, wobei dann die Halterung der Bolzen im Laufrad auf andere Weise erfolgt.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgeführten Befestigung einer Deckscheibe an dem Laufrad eines Radialverdichters beispielsweise im Axialschnitt (Fig. 1) und schau-

a5 bildlich (Fig. 2) dargestellt.

In eine als Laufrad 1 eines Radialverdichters dienende Vollscheibe sind vor dem Herausfräsen des Profilbereiches 2 der Schaufehl an der einen Stirnseite Gewindebohrungen 3 hergestellt. In diese Gewindebohrungen sind Gewindebolzen 4 eingesetzt, die einen vorstehenden gewindefreien Zapfen 5 mit kleinerem Durchmesser, z. B. etwa ein Drittel des Gewindebolzendurchmessers, haben. Zur Sicherung jedes Gewindebolzens gegen selbsttätiges Verdrehen ist ein kleiner, in die beiderseitigen Gewindegänge eingreifender Stift 6 vorgesehen.

Anschließend erfolgt das Herausarbeiten (z. B. durch Fräsen) des Profilbereiches 2 der Schaufeln, dessen Stärke geringer ist als der Durchmesser der Gewindebolzen 4, so daß diese beiderseits des Profilbereiches teilweise weggeschnitten werden. Von der Gewindeverbindung bleiben deshalb im Querschnitt nur zwei sich gegenüberliegende Kreisbogenabschnitte bestehen, die aber ähnlich wie die sogenannte Tannenbaumverbindung unterschnittener Schaufelfüße eine ausreichende Festigkeit selbst gegen erhebliche axiale Beanspruchungen haben.

Die vorstehenden gewindefreien Zapfen 5 werden zum Schluß in an sich bekannter Weise durch entsprechend verteilte und bemessene Öffnungen der Deckscheibe 7 gesteckt und auf deren Außenseite vernietet (vgl. bei 5')·

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Der Vorteil einer derartigen Deckscheibenbefestigung im Sinne der Erfindung besteht darin, daß nicht nur unabhängig von dem Werkstoff des Laufrades Befestigungsbolzen aus einem zum Vernieten geeigneten Werkstoff verwendet werden können, sondern auch der für eine ausreichende Festigkeit der Verbindung zwischen dem Laufrad und den Nietzapfen erforderliche Gewindedurchmesser unabhängig von der Profilstärke der Schaufeln bemessen werden kann.

Diese Art der Befestigung ist auch bei Laufrädern anwendbar, deren Schaufeln nicht aus einer Vollscheibe herausarbeitet, sondern in anderer Weise hergestellt werden. Desgleichen ist sie nicht auf Deckscheiben von Radial-Turbomaschinen beschränkt, sondern kommt grundsätzlich auch für die am Umfang der Schaufeln von Axial-Turbomaschinen gegebenenfalls vorgesehenen Deckbänder in Betracht.

Die Gewindebolzen 4 haben im Bereich des Laufrades 1 zweckmäßig einen etwa dreifach größeren Durchmesser als ihre Zapfen 5 im Bereich der Deck- ao scheibe 7.

Im breitesten Teil der Schaufeln am Laufradeintritt braucht die Deckscheibe gegebenenfalls nicht in axialer Richtung am Laufrad festgehalten zu werden. Dort kann eine Verbindung genügen, die nur eine Entlastung mit Bezug auf die in den Schaufeln auftretenden Biegebeanspruchungen bringt. Dafür sind zweckmäßig in der Deckscheibe auf dem betreffenden Durchmesser Sacklöcher 8 vorgesehen, in die ein gewindefreier Zapfen entsprechender Gewindebolzen 4' hineinragt. Statt der Gewindebolzen 4' können an den betreffenden Stellen auch gewindelose Bolzen verwendet werden, die von der äußeren Laufradscheibenseite her in durch das ganze Laufrad sich erstreckende Bohrungen und mit diesen fluchtende Sacklöcher der Deckscheibe gesteckt und gegen Herausschieben gesichert werden. Die letztgenannten, mit der Deckscheibe nicht vernieteten Bolzen mit oder ohne Gewinde nehmen nur Scherkräfte an der Trennfläche zwischen der Deckscheibe und den Schaufeln auf.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Befestigen der Deckscheiben u. dgl. an Laufrädern, insbesondere mit aus einer Vollscheibe herausgearbeiteten Schaufeln von Radial-Turbomaschinen, durch Vernieten, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Herausarbeiten oder Bearbeiten der Schaufeln in deren Profilbereich (2) Bohrungen hergestellt werden, deren Durchmesser größer als die endgültige Profilstärke der Schaufeln ist, und daß die in diese Bohrungen eingesetzten, gegen Verdrehen gesicherten und aus nietbarem Werkstoff bestehenden Bolzen beim Herausarbeiten oder Bearbeiten der Schaufeln auf beiden Seiten derselben teilweise mit weggeschnitten werden, während die aus dem Laufrad (1) herausragenden Zapfen (5) der Bolzen in entsprechende Bohrungen der Deckscheibe (7) eingesetzt und mit derselben vernietet werden.

2. Deckscheibenbefestigung nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gewindebolzen (4) in Gewindebohrungen (3) im Profilbereich (2) der Schaufeln eingesetzt und gegen Verdrehen gesichert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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