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DE2422289A1 - CONNECTION BETWEEN A COMPRESSOR IMPELLER AND A DRIVE SHAFT - Google Patents

CONNECTION BETWEEN A COMPRESSOR IMPELLER AND A DRIVE SHAFT

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Publication number
DE2422289A1
DE2422289A1 DE2422289A DE2422289A DE2422289A1 DE 2422289 A1 DE2422289 A1 DE 2422289A1 DE 2422289 A DE2422289 A DE 2422289A DE 2422289 A DE2422289 A DE 2422289A DE 2422289 A1 DE2422289 A1 DE 2422289A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
drive shaft
connection
shaft
impeller
shaft journal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2422289A
Other languages
German (de)
Inventor
Robert Noel Penny
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Tractor Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Tractor Co filed Critical Caterpillar Tractor Co
Publication of DE2422289A1 publication Critical patent/DE2422289A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/266—Rotors specially for elastic fluids mounting compressor rotors on shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/09—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces
    • F16D1/092—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces the pair of conical mating surfaces being provided on the coupled hub and shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D1/09—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces
    • F16D2001/0906—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using a hydraulic fluid to clamp or disconnect, not provided for in F16D1/091

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Description

PATH NTANWAITPATH NTANWAIT

Dipl.. kg. R. HOIiZEKDipl .. kg. R. HOIiZEK

ATJGSBUIiOATJGSBUIiO

PHILIPPINE- WELS EK -SCTRASSB 14PHILIPPINE- WELS EK -SCTRASSB 14

TKLKFONi 2187.»TKLKFONi 2187. »

W. 672W. 672

Augsburg, den 7. Mai 1974Augsburg, May 7th 1974

Caterpillar Tractor Company, 100 N9E. Adams Street, Peoria, Illinois, V,St,A.Caterpillar Tractor Company, 100 N 9 E. Adams Street, Peoria, Illinois, V, St, A.

Verbindung zwischen einem Verdichterlaufrad und einerConnection between a compressor impeller and a

Antriebswelledrive shaft

Die Erfindung betrifft die Verbindung zwischen einem Verdichterlaufrad, beispielsweise eines Zentrifugalverdichters einer Gasturbine, und einer Antriebswelle,The invention relates to the connection between a compressor impeller, for example a centrifugal compressor a gas turbine, and a drive shaft,

Die Laufräder bisher bekannter ZentrifugalverdichterThe impellers of previously known centrifugal compressors

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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.all have a hub with a central blind hole or through hole into which the drive shaft is plugged in «This hub bore provided for receiving the shaft inevitably weakens the hub the impeller of a centrifugal compressor is usually made of a light metal alloy, while the The drive shaft is usually made of a heavier material, such as alloy steel. The wave enlarges in this case the inertia of the impeller.

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«The invention is based on the object of the connection between the compressor impeller and the drive shaft in the To strengthen the impeller hub and reduce the moment of inertia of the impeller «

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 derIn the sense of solving this problem, this connection according to the invention is characterized in that the Compressor impeller has a massive hub and a shaft journal formed in one piece with it, which is connected with Festsitζ in one, formed on a drive shaft The sleeve sits, and that a pressure medium inlet for pressing pressure medium between the inner surface of the sleeve and the Outer surface of the shaft journal for the purpose of expanding the

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Büchse beim Einsetzen oder Herausnehmen des Wellenzapfens in bzw«, aus der Büchse vorgesehen ist.Bushing when inserting or removing the shaft journal in or «, is provided from the bushing.

Infolge der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Laufradnabe kräftiger als die mit Bohrungen zur Aufnahme der Antriebswelle versehenen Naben der bekannten Laufräder,As a result of the arrangement according to the invention is the Impeller hub stronger than the hubs of the known impellers, which are provided with holes to accommodate the drive shaft,

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,The shaft journal is expediently designed in the shape of a truncated cone and tapers towards its free end there. The sleeve receiving the shaft journal is correspondingly conical. The cone ratio is preferably about 50: 1, i.e. the tangent of half Taper angle is about 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.The Druckmxttelexnlaß is preferably located in the drive shaft and stands with the one formed therein Bushing bore in connection, as a modification of this, the Druckmxttelexnlaß can be formed in the shaft journal and with communicate with a channel in the impeller.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung, die einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße AnordnungA preferred embodiment of the invention is hereinafter with reference to the accompanying drawing, which shows an axial section through an arrangement according to the invention

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zeigt, beispielsweise beschrieben.shows, for example, described.

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,The impeller 1 has a shaft journal 2 which is formed in one piece therewith and which is inserted into a bush 3 at one end a drive shaft 4 is pressed in with an interference fit. The shaft journal 2 is frustoconical and tapers towards its free end. The taper ratio is about 50: 1, i.e. the tangent of half the taper angle is about 0.01, the sleeve bore 3 formed in the drive shaft 4 is conical in a corresponding manner. the Drive shaft 4 also has a threaded hole 5 with a small diameter, which is in the area of the conical The outer surface of the shaft journal 2 leads into the bushing bore. When assembling the impeller and the drive shaft the threaded bore 5 is connected to a high-pressure source delivering, for example, pressurized oil or pressurized water and the pressure is during the last phase of the insertion of the journal 2 in the sleeve 3 to Brought an effect. The high pressure pressure medium causes the sleeve 3 to expand and the Shaft journal 2 can therefore be pushed further into the bush. Then the pressure is removed and the Bush 3 contracts around the shaft journal 2,

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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.so that there is an extremely tight fit. Should that Impeller 1 and the drive shaft 4 are separated from each other, the high pressure source is in turn to the inlet bore 5 connected and the high pressure brought into effect. As a result, the sleeve 3 expands again, so that the shaft journal 2 and the drive shaft 4 can be separated from one another without damaging each other.

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,The arrangement according to the invention has the advantage that the impeller hub is not weakened by a central bore and that the moment of inertia of the impeller is smaller because it does not sit on a central shaft that is made of heavier material than the impeller. Furthermore, the arrangement according to the invention has the advantage that the Root diameter of the impeller blades can be made smaller since the hub does not have room for a central one Needs to have a hole to accommodate the drive shaft. However, the hub can have a small diameter bore be provided, for example for oil supply or as a pressure medium inlet for expanding the sleeve,

Anstelle des angegebenen Kegelverhältnisses von etwa 50 : 1 kann auch ein anderes Kegelverhältnis Anwendung finden oder der Wellenzapfen kann zylindrisch sein.Instead of the specified taper ratio of around 50: 1, another taper ratio can also be used or the shaft journal can be cylindrical.

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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«The invention is not limited to a centrifugal compressor, the example of which is used by the invention has been explained, but can also be used in an axial compressor «

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Claims (1)

PatentansprücheClaims /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,/ fl, / connection between a compressor running wheel and a drive shaft, characterized in that the compressor impeller (1) has a massive hub and a hub with it has one-piece shaft journal (2) which is firmly seated in one formed on the drive shaft (4) Bushing (3) is seated, and that a pressure medium inlet (5) for pressing pressure medium between the inner surface of the bushing and the outer surface of the shaft journal for the purpose of expanding the sleeve when inserting or removing of the shaft journal is provided in or out of the bushing, 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,2, connection according to claim 1, characterized in that the shaft journal (2) is frustoconical is and tapers towards its free end and that the bore of the sleeve (3) is correspondingly conical, 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.3, connection according to claim 2, characterized in that the cone ratio is approximately 50: 1, i.e. that the tangent of the half cone angle is about 0.01. 4, Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmitteleinlaß (5) in der Antriebswelle (1O angeordnet ist.4, A compound according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure medium inlet is arranged in the drive shaft (1 O (5). 409883/0295409883/0295
DE2422289A 1973-06-22 1974-05-08 CONNECTION BETWEEN A COMPRESSOR IMPELLER AND A DRIVE SHAFT Withdrawn DE2422289A1 (en)

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GB2975373A GB1422426A (en) 1973-06-22 1973-06-22 Compressor rotor

Publications (1)

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AU (1) AU6848074A (en)
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DE (1) DE2422289A1 (en)
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GB (1) GB1422426A (en)
IT (1) IT1014243B (en)
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