DE2921704A1

DE2921704A1 - Laeufer fuer turbomaschinen

Info

Publication number: DE2921704A1
Application number: DE19792921704
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Weber
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1979-05-29
Filing date: 1979-05-29
Publication date: 1980-12-11
Also published as: US4388042A

Description

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Klöcknor-Humboldt-DeirtzAG /λk'^L*"i3UsJ? 5000 Köln 80, den 18. Mai 1979

Unser Zeichen: D 79/24 AG-XP Neu/Bi

Läufer für Turbomaschine)!

Die Erfindung betrifft einen Läufer für Turbomaschinen, beispielsweise für Kleingasturbinen oder Abgasturbolader, mit mindestens zwei Schaufelrädern und einer mit wellenfesten Konstruktionselementen versehenen Welle.

Es ist eine Gasturbine bekannt (KHD_-T 216), deren Läufer aus einem Turbinenlaufrad, einem als Hohlzylinder ausgebildeten Verdichterlaufrad und einer darin angeordneten zweifach gelagerten Welle zusammengesetzt ist, die durch einen zentralen Zuganken miteinander verspannt sind.

Die Nachteile von Läufern dieser-Art liegen im wesentlichen in der Art ihrer Herstellung begründet. Die Anzahl der Bauteile erhöht den Fertigungsaufwand für den Läufer allein dadurch, daß außer Teilen an der Oberfläche des Läufers interne Passungen, Zentrierungen, Verzahnungen usw. zwischen den Bauteilen zu bearbeiten sind, die für die funktionsbedingte äußere Gestalt des Läufers nicht maßgeblich sind.

Da die einzelnen Bauteile im allgemeinen aus verschiedenen Work— stoffen hergestellt werden, müssen entsprechende Werkzeuge zur Verfügung stehen. Die Rüstzeiten bei der Fertigung nehmen infolgedessen zu. Die Montage der Läufers erfordert weiteren Aufwand. Im Betrieb sind die aufgrund unterschiedlicher Erwärmung und Ausdehnung der aus verschiedenen Werkstoffen bestehenden Bauteile an den Trennfugen entstehenden mechanischen Spannungen von Nachteil.

20000 11.78 PS

2321704

Kldckner-Humix)!d;-Dcite AG Zm\U'v'\w '"sitezds -4- 1°. M_ni 1979

D 79/24

Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen funktionsgerechten Läufer für Turbomaschinen, beispielsweise für Kleingasturbinen oder Abgasturbolader, mit zumindest zwei Schaufelrädern und einer mit Konstruktionselementen wie Dichtflächen, Lagorsitzen, Gewinden und Mitnahmeverzahnungen versehenen Welle zu schaffen, dessen Herstellung in äußerster Weise vorrangig durch Verringerung der zu bearbeitenden Flächen vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Läufer mit den Schaufelrädern und der Welle aus einem 'einstückigen Feingußteil besteht.

Ein der Erfindung entsprechender Läufer ist in der Herstellung gegenüber bekannten gebauten Ausführungen deutlich vereinfacht und verbilligt und wird seiner Funkfcion in Fällen, bei denen keine extremen Turbineneintrittstemperaturen auftreten, vollkommen gerecht.

Dieser Fall gilt für solche Gasturbinen, bei denen der Wirkungsgrad hinter die Herstellungskosten zurücktritt. Das ist dann gegeben, wenn der Auslastungsgrad gering ist oder die Abwärme weiterer Verwendung zugeführt wird. In beiden Fällen ist der Kraftstoffverbrauch gegenüber den Anlagekosten, die sich durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Läufers senken lassen, von untergeordneter Bedeutung.

Für Abgasturbolader trifft dieser Fall an solchen Motoren zu, bei denen die Leistungssteigerung mittels Aufladung nur in beschränktem Maße stattfindet.

03005Ö/O098

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Ktöckner-Humbokft-Deutz AG ok> IiHkItU IkJI -5- 18. Mai 1979

D 79/24

Der Fertigungsaufwand reduziert sich beim erfindungsgemäßen Läufer um die Herstellung der internen Passungen, Zentrierungen, Verzahnungen usw. und um die Durchführung der Montage der einzelnen Bauteile, was zu einer erheblichen Kostensenkung der betreffenden Turbomaschine führt.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Läufers sind alle Gießverfahren und Herstellungsarten für Gußformen geeignet, die ein entsprechendes Feingußteil hervorbringen, insbesondere wenn die Genauigkeit der Schaufelform und die Güte der Oberfläche so ist, daß die Strömungskanäle keiner Nachbearbeitung bedürfen. Hierdurch v/erden die sich bietenden Vorteile zur Vereinfachung viii ausgeschöpft. Es sind verschiedene Verfahren bekannt, die diesen Vorteil bieten. Günstig ist z. B. das Wachsausschmelzverfahren.

In einer der Erfindung entsprechenden Ausführung sind die einzigen Stellen des Läufers, die einer mechanischen Bearbeitung unterworfen werden, die Dichtflächen, Lagersitze. Gewinde, sovielt sie z. B. zur Fixierung der Lager auf der Welle erforderlich sind und eine Mitnahmeverzahnung, soweit nicht ein einzelnes Zahnrad auf die Welle aufgepreßt oder aufgeschrumpft wird. Die weitere Bearbeitung beschränkt sich auf die gleichen Stellen des Läufers. Die Oberflächenqualitäten stehen hierbei in keiner Weise hinter denen gebauter Läufer zurück, die Maßhaltigkeit ist eher durch die Bearbeitung der verschiedenen Flächen in einem Arbeitsgang ohne Umspannen verbessert.

Die Zeichnung zeigt eine Längsansicht mit Halbschnitt eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Läufer für Turbomaschinen. Darin ist ein Verdichterlaufrad 1 mit axialer Zuströmung und radialer Abströmung und ein Turbinenlaufrad 2 mit

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Klöckner-Humboldt-DcuizAG Z>A U NkLi"titi*& -6— 1^. Mai 1979

D 79/24

radialer Zuströmung und axialer Abströmung einstückig mit einer Welle B verbunden. Zwischen den Laufrädern befindet sich ein Einschnitt, in dem die Wolle 3 eine bearbeitete Dichtfläche .hat. Die Laufräder sind beide fliegend zu einer Seite von zwei bearbeiteten Lagersitzen 4, 5 angeordnet. Zur anderen Seite der Lagersitze 4, 5 hat die Welle 8 ein Gewinde 6 und eine Verzahnung 7 als weitere wellenfeste Konstruktionselemente.

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Claims

Klöckner-Humboldt-Doutz AG £Λfcr&U**!lis# 5000 Köln 80, den 18. Mai 1979

Unser Zeichen: D 79/24 AG-XP Neu/Bi

Patentansprüche

(l.J Läufer für Turbomaschinen, beispielsweise für Kleingasturbinen oder Abgasturbolader, mit mindestens zwei Schaufelrädern und einer mit wellenfesten Konstruktionselementen versehenen Welle,

dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (9) mit den Schaufelrädern (1, 2) und der Welle (8) aus einem einstückigen Feingußteil besteht,
2. Läufer für Turbomaschinen nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (9) aus einem in einer nach dem Wachsausschmelzverfahren erzeugten Gußform hergestellten Feingußteil besteht.
3. Läufer für Turbomaschinen nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (9) ausschließlich an Dichtflächen (3), Lagersitzen (4, 5), Gewinden (6), Mitnahmeverzahnungen (7) und anderen Konstruktionselementen der Welle" (8) mechanisch und/oder in sonstiger Weise bearbeitet ist.
4. Läufer für Turbomaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Mitnahmeverzahnung (7) auf der einen Seite und die Schaufelräder Cl, 2) in fliegender Anordnung auf der anderen Seite der beiden benachbarten Lagersitze (4, 5) auf der Welle (8) angeordnet sind.

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Klödowr-HumboIdi-DctiizAG A^la'CI^HILÖ _₂_ 18 Mai 1979

D 79/24
5. Läufer für Turbomaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis A,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Schaufelrädern (1, 2) ein Einschnitt liegt, in dem die Welle (8) eine Dichtfläche (3) aufweist.
6. Läufer für Turbomaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß das den Lagers!tzen (4, 5) benachbarte Laufrad (1) ein Verdichterlaufrad mit axialer Zuströmung längs der Welle (8) und radialer Abströmung ist und daß das den Lagersitzen (4, 5) fernere Laufrad (3) ein Turbinenlaufrad mit radialer Zuströmung und axialer Abströmung zum Wellenende ist.

030050/Ό096

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