Die Erfindung bezieht sich auf einen Planscheibenstapel, z. B. einen
aus Planscheiben zusammengesetzten und axial zusammengespannten Läufer einer thermischen
Axialturbine, insbesondere -gasturbine, bei dem benachbarte Planscheiben durch über
den gesamten Umfang verteilt radial angeordnete Zylinderbolzen zueinander zentriert
sind. Der Ausdruck »Planscheiben« besagt, daß diese Scheiben achssenkrechte Stirn-
oder Planflächen aufweisen. Ein Axialgasturbinenläufer dieser Art ist bekannt; bei
diesem sind aber die beiden Läuferscheiben im Zentriergebiet überlappt und ferner
kompliziert ausgebildet. Es ist jedoch ungünstig, wenn die Läuferscheiben Absätze,
Überlappungen od. dgl. aufweisen, weil dadurch jede Planscheibe zu ihrer achssenkrechten
Mittelebene unsymmetrisch ist, was aus wärmedehnungsgründen vermieden werden sollte.
Außerdem ist bei diesem bekannten Läufer die Zentrierung von der Art, daß sie nicht
im von radial außen unzugänglichen Inneren des Planscheibenstapels angeordnet werden
kann. Es sind auch noch weitere Läufer thermischer Axialturbinen mit Mitteln zur
Zentrierung der Läuferteile bekannt, jedoch weisen diese Läufer ebenfalls die genannten
Nachteile auf, und außerdem ist der Fertigungsaufwand sehr groß, insbesondere weil
zur Zentrierung Keile oder kegelige Bolzen verwendet werden.The invention relates to a stack of face plates, e.g. B. a
A thermal rotor composed of face plates and axially clamped together
Axial turbine, in particular gas turbine, in which adjacent face plates through over
the entire circumference distributed radially arranged cylinder bolts centered on each other
are. The term "face plates" means that these discs face perpendicular to the axis
or have planar surfaces. An axial gas turbine rotor of this type is known; at
However, the two carriers are overlapped in the centering area and furthermore
complicated trained. However, it is unfavorable if the carriers have shoulders,
Overlaps or the like, because this means that each faceplate is perpendicular to its axis
The middle plane is asymmetrical, which should be avoided for reasons of thermal expansion.
In addition, in this known runner, the centering is of the type that it is not
be arranged in the radially outwardly inaccessible interior of the faceplate stack
can. There are also other runners of thermal axial turbines with means for
Centering of the rotor parts is known, but these rotors also have the aforementioned
Disadvantages, and also the manufacturing cost is very great, especially because
wedges or tapered bolts can be used for centering.
Gemäß der Erfindung sollen diese Nachteile vermindert oder beseitigt
werden; ferner sollen die Planscheiben mit wenig Aufwand gegenseitig so zentriert
werden, daß eine ungehinderte radiale Ausdehnung der Planscheiben unabhängig voneinander
gewährleistet ist. Dies ist z. B. bei dem genannten Turbinenläufer erforderlich,
da dessen Planscheiben voneinander verschiedene Temperaturen aufweisen.According to the invention, these disadvantages are intended to be reduced or eliminated
will; Furthermore, the face plates should be mutually centered with little effort
that an unhindered radial expansion of the face plates independently of each other
is guaranteed. This is e.g. B. required for the mentioned turbine rotor,
because its face plates have different temperatures from each other.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Planscheiben
in an sich bekannter Weise je eine gegenüberliegende koaxiale Axialeindrehung aufweisen,
in der je ein Zentrierring passend angeordnet ist, wobei diese Zentrierringe gemeinsame
Radialbohrungen zur Aufnahme der Zylinderbolzen aufweisen. Die Planscheiben sind
auf diese Weise gegenseitig zentriert, und jede Planscheibe kann sich unabhängig
von der anderen radial ausdehnen. Um die genannte Behinderungsfreiheit zu gewährleisten,
dürfen die Umfangskanten eines Zentrierringes und der ihm gegenüberliegenden Planscheibe
nicht aneinanderstoßen; diese Umfangskanten sollten daher abgefast sein.This object is achieved according to the invention in that the face plates
each have an opposing coaxial axial rotation in a manner known per se,
in each of which a centering ring is appropriately arranged, these centering rings being common
Have radial bores for receiving the cylinder bolts. The face plates are
in this way mutually centered, and each faceplate can be independent
expand radially from the other. In order to guarantee the freedom of disability mentioned,
the peripheral edges of a centering ring and the face plate opposite it
do not collide; these peripheral edges should therefore be chamfered.
Bei der bekannten Bauart, bei der die Planscheiben je eine gegenüberliegende
koaxiale Axialeindrehung aufweisen, in der je ein Zentrierring passend angeordnet
ist, handelt es sich auch um einen aus Scheiben zusammengesetzten und axial zusammengespannten
Läufer einer thermischen Axialturbine, ; jedoch sind dort keine Mittel zur Lösung
der erfindungsgemäßen Zentrieraufgabe vorhanden.In the known design, in which the face plates are each one opposite one another
Have coaxial Axialeindrehung, in each of which a centering ring is appropriately arranged
is, it is also a composite of discs and axially clamped together
Rotor of a thermal axial turbine,; however, there are no means of resolution
the centering task according to the invention present.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Planscheibenstapels, nämlich ein aus Planscheiben zusammengesetzter und axial zu-
i sammengespannter Läufer einer thermischen Axialturbine, insbesondere -gasturbine,
im Turbinenlängsschnitt dargestellt.In the drawing is an embodiment of the invention
Faceplate stack, namely a faceplate composed of faceplates and axially
i clamped rotor of a thermal axial turbine, in particular a gas turbine,
shown in the longitudinal section of the turbine.
Von den Planscheiben des Turbinenläufers sind, nur auf einer Radialseite
der Achse 10 gezeichnet, i zwei (12 und 13) voll und zwei (11 und 14) abgebrochen
dargestellt. Ihre Planflächen 15 und 16 (Kreisringflächen) liegen in zwei voneinander
einen axialen Abstand 17 aufweisenden achssenkrechten Ebenen. In zwei Axialeindrehungen
19 und 20 der Planscheiben sitzen an der Umfangsfläche 38 radial außenpassend zwei
Zentrierringe 21 und 22, die den Grund 18 bzw. 35 der Eindrehungen 19 bzw. 20 und
einander (an den Stirnflächen 23 und 24) in der achssenkrechten Ebene
34 berühren. Diese liegt axial gesehen zwischen den beiden Planflächen
15 und 16.
Dadurch können die an den Stellen 25 und 26 befindlichen
Ringkanten z. B. der Planscheiben 13 und 14 und der Zentrierringe 21 und 22 bei
verschieden großer radialer Wärmeausdehnung der Planscheiben 13 und 14 nicht aneinanderstoßen.
Somit ist eine freie radiale Wärmeausdehnung der Planscheiben gewährleistet. Die
Zentrierung der Planscheiben gegeneinander geschieht durch radiale Zylinderbolzen
oder -stifte 27, von denen jeweils z. B. acht auf dem Umfang verteilt so in Bohrungen
28 der Zentrierringe 21, 22 angeordnet sind, daß die Mittelachsen der Bolzen oder
Stifte 27 in der Ebene 34 liegen. Diese Bolzen oder Stifte 27 übertragen
auch das Drehmoment vom Zentrierring 21 zum Zentrierring 22. Of the face plates of the turbine rotor, only drawn on one radial side of the axis 10, two (12 and 13) are shown in full and two (11 and 14) are shown broken off. Their plane surfaces 15 and 16 (circular ring surfaces) lie in two planes perpendicular to the axis and at an axial distance 17 from one another. Two centering rings 21 and 22, which fit the base 18 and 35 of the recesses 19 and 20 and each other (on the end faces 23 and 24) in the plane 34 perpendicular to the axis, sit on the circumferential surface 38 in two axial indentations 19 and 20 of the face plates . This is seen axially between the two flat surfaces 15 and 16. As a result, the annular edges located at points 25 and 26 z. B. the face plates 13 and 14 and the centering rings 21 and 22 do not collide with each other when the radial thermal expansion of the face plates 13 and 14 is different. This ensures free radial thermal expansion of the face plates. The centering of the face plates against each other is done by radial cylinder bolts or pins 27, each of which z. B. eight distributed on the circumference are arranged in bores 28 of the centering rings 21, 22 that the central axes of the bolts or pins 27 lie in the plane 34. These bolts or pins 27 also transmit the torque from the centering ring 21 to the centering ring 22.
Axialbolzen oder -stifte 29 und 30, die das Drehmoment von der Planscheibe
13 auf den Zentrierring 21 und vom Zentrierring 22 auf die Planscheibe 14 übertragen,
durchdringen die Zentrierringe 21 und 22.
Diese Ringe 21 und 22 sind
auch von axial durch den gesamten Planscheibenstapel verlaufenden Axialbolzen 31
durchdrungen. Jeder Axialbolzen 31 hat an seinem Umfang radialen Abstand von der
zugehörigen Axialbohrungswandung 32, liegt aber in einer axial mittleren
Planscheibe 13 des Stapels an einer Stelle 33 an dieser Wandung 32 an, um eine Durchbiegung
des Stapels zu verhindern. Solche Anlagen sind auch, was nicht dargestellt ist,
in den beiden Endplanscheiben des Stapels vorgesehen. Die Axialbolzen
31 sind, was ebenfalls nicht dargestellt ist, mit den Endplanscheiben so
verschraubt, daß der Stapel axial zusammengepreßt wird.Axial bolts or pins 29 and 30, which transmit the torque from the face plate 13 to the centering ring 21 and the centering ring 22 on the face plate 14, pass through the centering rings 21 and 22. These rings 21 and 22 are also extending from axially through the entire face plate stack Axial bolt 31 penetrated. Each axial bolt 31 has a radial distance on its circumference from the associated axial bore wall 32, but lies in an axially central face plate 13 of the stack at a point 33 on this wall 32 in order to prevent the stack from bending. Such systems are also, which is not shown, provided in the two end face plates of the stack. The axial bolts 31 are, which is also not shown, screwed to the end face plates in such a way that the stack is axially compressed.
Der axiale Abstand 17 und die Berührung zwischen den Zentrierringen
21 und 22 einerseits und diesen Ringen 21 und 22 und dem Grund 18 bzw. 35 der Ringnuten
19 bzw. 20 andererseits haben auch zur Folge, daß die Axialbolzen 31 im Betrieb
der Turbine nicht zu hoch auf Zug beansprucht sind, denn die Planscheiben 11 bis
14, die im Gebiet radial außerhalb der Axialbolzen 31 und Zentrierringe 21 und 22
heißer sind als im Gebiet der Axialbolzen 31 und Zentrierringe 21 und 22, können
sich im erstgenannten Gebiet axial frei ausdehnen; eine Erhöhung der Zugbeanspruchung
der Axialbolzen 31 tritt somit nicht ein.The axial distance 17 and the contact between the centering rings
21 and 22 on the one hand and these rings 21 and 22 and the base 18 and 35 of the annular grooves
19 and 20 on the other hand also have the consequence that the axial bolts 31 in operation
the turbine are not stressed too high on train, because the face plates 11 to
14, which in the area radially outside of the axial bolts 31 and centering rings 21 and 22
are hotter than in the area of the axial bolts 31 and centering rings 21 and 22, can
expand axially freely in the former area; an increase in tensile stress
the axial bolt 31 thus does not occur.
Die beiden Zentrierringe 21 und 22 sind radial außerhalb jeder Axialbohrung
32 von einer Radialbohrung 36, die zu einem Teil im Ring 21 und zum anderen Teil
im Ring 22 liegt, durchdrungen. Dadurch gelangt Treibmittel von radial außen
zu den Axialbolzen 31, die somit nicht wesentlich kälter sind als die radial äußeren
Teile der Planscheiben 11 bis 14. Diesem Aufheizen der Axialbolzen 31 dienen auch
Axialkanäle 37 der Bolzen 31.The two centering rings 21 and 22 are penetrated radially outside of each axial bore 32 by a radial bore 36, one part of which lies in the ring 21 and the other part in the ring 22. As a result, propellant reaches the axial bolts 31 from the radial outside, which are thus not significantly colder than the radially outer parts of the face plates 11 to 14. Axial channels 37 of the bolts 31 are also used for this heating of the axial bolts 31.