DE2422289A1

DE2422289A1 - Verbindung zwischen einem verdichterlaufrad und einer antriebswelle

Info

Publication number: DE2422289A1
Application number: DE2422289A
Authority: DE
Inventors: Robert Noel Penny
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1973-06-22
Filing date: 1974-05-08
Publication date: 1975-01-16
Also published as: JPS5022912A; FR2234475A1; SE7406708L; AU6848074A; CH576074A5; NL7406117A; GB1422426A; IT1014243B; FR2234475B3; BE815297A

Description

PATH NTANWAIT

Dipl.. kg. R. HOIiZEK

ATJGSBUIiO

PHILIPPINE- WELS EK -SCTRASSB 14

TKLKFONi 2187.»

W. 672

Augsburg, den 7. Mai 1974

Caterpillar Tractor Company, 100 N₉E. Adams Street, Peoria, Illinois, V,St,A.

Verbindung zwischen einem Verdichterlaufrad und einer

Antriebswelle

Die Erfindung betrifft die Verbindung zwischen einem Verdichterlaufrad, beispielsweise eines Zentrifugalverdichters einer Gasturbine, und einer Antriebswelle,

Die Laufräder bisher bekannter Zentrifugalverdichter

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weisen sämtlich eine Nabe mit einer mittigen Sackbohrung oder Durchgangsbohrung auf, in welche die Antriebswelle hineingesteckt ist« Diese zur Aufnahme der Welle vorgesehene Nabenbohrung schwächt zwangläufig die Nabe, Ferner ist das Laufrad eines Zentrifugalverdichters gewöhnlich aus einer Leichtmetallegierung hergestellt, während die Antriebswelle normalerweise aus schwererem Werkstoff, beispielsweise legiertem Stahl, besteht. Die Welle vergrößert in diesem Fall die Trägheit des Laufrads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung zwischen dem Verdichterlaufrad und der Antriebswelle im Sinne einer Verstärkung der Laufradnabe und einer Verminderung des Trägheitsmoments des Laufrads zu verbessern«

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist diese Verbindung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichterlaufrad eine massive Nabe und einen damit einstückig ausgebildeten Wellenzapfen aufweist, der mit Festsitζ in einer, an einer Antriebswelle gebildeten Büchse sitzt, und daß ein Druckmitteleinlaß zum Einpressen von Druckmittel zwischen die Büchseninnenfläche und die Mantelfläche des Wellenzapfens zwecks Ausweitens der

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Büchse beim Einsetzen oder Herausnehmen des Wellenzapfens in bzw«, aus der Büchse vorgesehen ist.

Infolge der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Laufradnabe kräftiger als die mit Bohrungen zur Aufnahme der Antriebswelle versehenen Naben der bekannten Laufräder,

Zweckmäßigerweise ist der Wellenzapfen kegelstumpfförmig ausgebildet und verjüngt sich zu seinem freien Ende hin. Die den Wellenzapfen aufnehmende Hülse ist in entsprechender Weise konisch. Das Kegelverhältnis beträgt vorzugsweise etwa 50 : 1, d,h, der Tangens des halben Kegelwinkels ist etwa 0,01,

Der Druckmxttelexnlaß befindet sich vorzugsweise in der Antriebswelle und steht mit der darin gebildeten Büchsenbohrung in Verbindung, In Abwandlung dazu kann der Druckmxttelexnlaß im Wellenzapfen gebildet sein und mit einem Kanal im Laufrad in Verbindung stehen.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung, die einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung

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zeigt, beispielsweise beschrieben.

Das Laufrad 1 weist einen damit einstückig ausgebildeten Wellenzapfen 2 auf, der in eine Büchse 3 an einem Ende einer Antriebswelle 4 mit Pestsitz eingepreßt ist. Der Wellenzapfen 2 ist kege1stumpfförmig ausgebildet und verjüngt sich zu seinem freien Ende hin. Das Kegelverhältnis beträgt etwa 50 : 1, d,h, der Tangens des halben Kegelwinkels ist etwa 0,01, Die in der Antriebswelle 4 gebildete Büchsenbohrung 3 ist in entsprechender Weise konisch. Die Antriebswelle 4 weist weiter eine Gewindebohrung 5 mit kleinem Durchmesser auf, die im Bereich der kegelförmigen Mantelfläche des Wellenzapfens 2 in die Büchsenbohrung hineinführt. Beim Zusammenbau des Laufrads und der Antriebswelle wird die Gewindebohrung 5 mit einer beispielsweise Drucköl oder Druckwasser liefernden Hochdruckquelle verbunden und der Druck wird während der letzten Phase des Einsetzens des Wellenzapfens 2 in die Büchse 3 zur Wirkung gebracht. Das unter hohem Druck stehende Druckmittel bewirkt, daß sich die Büchse 3 ausweitet und der Wellenzapfen 2 daher weiter in die Büchse hinein geschoben werden kann. Danach wird der Druck weggenommen und die Büchse 3 zieht sich um den Wellenzapfen 2 herum zusammen,

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so daß sich ein äußerst straffer Sitz ergibt. Sollen das Laufrad 1 und die Antriebswelle 4 voneinander getrennt werden, wird die Hochdruckquelle wiederum an die Einlaßbohrung 5 angeschlossen und der hohe Druck zur Wirkung gebracht. Dadurch dehnt sich die Büchse 3 wieder, so daß der Wellenzapfen 2 und die Antriebswelle 4 ohne gegenseitige Beschädigung voneinander getrennt werden können.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß die Laufradnabe nicht durch eine mittige Bohrung geschwächt wird und daß das Trägheitsmoment des Laufrads kleiner ist, da es nicht auf einer mittigen Welle sitzt, die aus schwererem Material als das Laufrad besteht. Weiterhin hat die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, daß der Fußkreisdurchmesser der Laufradschaufeln kleiner gemacht werden kann, da die Nabe keinen Platz für eine mittige Bohrung zur Aufnahme der Antriebswelle zu besitzen braucht. Die Nabe kann jedoch mit einer Bohrung kleinen Durchmessers versehen sein, beispielsweise zur ölzufuhr oder als Druckmitteleinlaß zum Ausweiten der Büchse,

Anstelle des angegebenen Kegelverhältnisses von etwa 50 : 1 kann auch ein anderes Kegelverhältnis Anwendung finden oder der Wellenzapfen kann zylindrisch sein.

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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf einen Zentrifugalverdichter, an dessen Beispiel die Erfindung erläutert worden ist, sondern kann auch bei einem Axialverdichter Anwendung finden«

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Claims

Patentansprüche

/fl,/Verbindung zwischen einem Verdichter lauf rad und einer Antriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichterlaufrad (1) eine massive Nabe und einen damit einstückig ausgebildeten Wellenzapfen (2) aufweist, der mit Festsitz in einer, an der Antriebswelle (4) gebildeten Büchse (3) sitzt, und daß ein Druckmitteleinlaß (5) zum Einpressen von Druckmittel zwischen die Büchseninnenfläche und die Mantelfläche des Wellenzapfens zwecks Ausweitens der Büchse beim Einsetzen oder Herausnehmen des Wellenzapfens in bzw. aus der Büchse vorgesehen ist,

2, Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenzapfen (2) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und sich zu seinem freien Ende hin verjüngt und daß die Bohrung der Büchse (3) entsprechend konisch ist,

3, Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kegelverhältnis etwa 50 : 1 beträgt, d,h, daß der Tangens des halben Kegelwinkels etwa 0,01 ist.

4, Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmitteleinlaß (5) in der Antriebswelle (¹O angeordnet ist.

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