Laufrad für Fliehkraftverdiehter. Die Erfindung bezieht sich auf ein Lauf rad für Fliehkraftverdichter, bei dem die Nabenscheibe, mindestens eine Deckscheibe und die Schaufeln derart miteinander ver bunden sind, dass ein Teil Vorsprünge auf weist, die in Aussparungen eines andern Teils eingreifen. Bei den bekannten Ausfüh rungen dieser Art besitzen die Schaufeln an den gegen die Nabenscheibe und die Deck scheibe anliegenden ganten Vorsprünge, die in entsprechende Löcher der Nabenscheibe oder der Deckscheibe eingreifen.
Die hier durch bedingte erhebliche Schwächung der Deckscheibe wird bei andern ebenfalls be- lcannten Laufrädern dadurch vermieden, dass ein äusserer Kranz der ringförmigen Deck scheibe, welche die Verschaufelung seitlich abdeckt, mit dem Nabenstück und den Schau feln aus einem Stück besteht, oder dass ein äusserer Teil der Nabenscheibe mit den Schau feln und der Deckscheibe, welche die Ver- schaufelung seitlich abdeckt, aus einem Stück besteht.
Diese Ausführungen haben den Nachteil, dass die Schaufeln maschinell nicht oder nur unvollständig bearbeitet werden können. Im besonderen ist es bei diesen Ausführungen nicht möglich, die Schaufeln aus dem vollen Werkstoff von Schmiede stücken, welche die Nabenscheibe oder die Deckscheibe bilden, herauszuarbeiten, wie es für die Erreichung höchster Umfangsge schwindigkeiten nötig ist.
Auch bei quer zur Strömungsrichtung geteilten Schaufeln, bei denen die ringförmigen Deckscheiben, welche die Verschaufelung seitlich abdecken; mit dem Einlaufteil der Verschaufelung und des Nabenstückes aus einem Stück bestehen, ist der beiderseits von Ringen begrenzte Teil der Schaufeln einer maschinellen Bearbei tung schlecht oder gar nicht zugänglich.
Diesen bekannten Ausführungen gegen über zeichnet sich das Laufrad nach der Erfindung dadurch aus, dass die Nabeu- scheibe <I>(a)</I> und die Deckscheibe<I>(n</I> bezw. <I>n')</I> mit Schaufelteilen versehen sind, die mitein ander verzahnt sind. Dadurch können die Schaufeln bei den praktisch üblichen Schau felformen ihrer ganzen Länge nach maschi nell bearbeitet und zum Beispiel aus Schmiedestücken, welche die Nabenscheibe und die Deckscheibe bilden, herausgearbeitet werden.
Die Deckscheiben, welche am innern Umfang einen dicken Wulstring bilden können, können aussen sehr dünne Wand stärke erhalten, wenn Schaufelteile mit der Deckringscheibe ein Werkstück bilden und diese dadurch versteifen, wobei zweckmässig die Teilfuge der Schaufeln in Strömungsrich tung verläuft. Ausserdem werden die Schau feln, soweit sie nicht radial verlaufen, gegen Umknicken unter dem Einfluss der Flieh kraft gesichert, wenn der eine Schaufelteil über die ganze Schaufellänge mit der Naben scheibe, der andere Schaufelteil mit der Deck scheibe ein Stück bildet.
Solche Laufräder sind daher für höchste Umfangsgeschwindig keiten geeignet und gestatten hohe Verdich tungen in einem Laufrade. Sie ergeben einen hohen Wirkungsgrad, weil durch die an sich bekannten Deckscheiben, welche die Ver- schaufelung seitlich abdecken, die verlust reicheren, seitlich offenen Schaufelräder ver mieden werden und die Schaufeln nicht über die ganze Länge radial gerichtet zu sein brauchen.
Die Zeichnung zeigt beispielsweise zwei Ausführungsformen des erfindungsgemässen Laufrades. Fig. 1 bis 3 zeigen die erste, Fig. 4 und 5 die zweite Ausführungsform.
Der 3Ieridianschnitt (Fug. 1) zeigt die N abenscheibe a und die mit ihr aus einem Stück hergestellten Schaufelteile b und c, so wie die Zwischenschaufelteile d und e, deren Form und Lage in Achsenrichtung gesehen Fig. 2 zeigt. Diese Schaufelteile sind mit Aussparungen oder Zahnlücken f, g, h bezw. <I>f',</I> g', lt' versehen.
In diese Aussparungen oder Zahnlücken legen sich die Vorsprünge oder Zähne<I>i, k,</I> m bezw. <I>i', k',</I> m', welche die restlichen Schaufelteile bilden, mit den Deckscheiben<I>n</I> bezw. 7i aus einem Stück her gestellt sind und die Aussparungen oder Zahnlücken gerade so ausfüllen, dass sie die Schaufelteile<I>b, c, d</I> und e ergänzen und mit ihnen glatte Schaufelwände bilden. Dabei können die Zähne ein wenig hinterschnitten sein, derart, dass der Durchmesser dl etwas kleiner ist als der Durchmesser d...
Um eine derartig mit Zähnen versehene Deckscheibe mit den Schaufeln der Naben scheibe fest zu verbinden, gibt man der Nabenscheibe mit den Schaufeln eine höhere Temperatur als der Deckscheibe, indem man die Nabenscheibe erwärmt oder die Deck scheibe einfriert. Dann wird die Deckscheibe mit der gezahnten Seite gleichachsig auf den Schaufelkranz der labenscheibe gelegt und derart um ihre Achse ein wenig gedreht, bis sich die Zähne genau in die Zahnlücken legen. Sobald Deckscheibe und Schaufeln die gleiche Temperatur haben, ergibt sich eine feste Ver bindung zwischen beiden.
Diese hat zur Folge, dass Fliehkräfte der Deckseheiben- massen, die nicht durch Spannungen der Deckscheibe aufgenommen werden, sich auf die Schaufeln und von diesen auf die Naben scheibe a übertragen.
In ähnlicher Weise wie die Deckscheiben u, und<I>n'</I> können auch Leitwände o und o', die in Fig. 1 im Meridianschnitt, in Fig. 9 in Achsenrichtung gesehen, dargestellt sind, mit den Schaufelteilen b und c verbunden werden. Die Leitwände o und ö werden aussen mit Aussparungen oder Zahnlücken versehen, die den Eintrittskanten der Schau feln entsprechen und dann in Aehsenrichtung in den Schaufelkranz hineingeschoben, ehe die Deckringe ja und n' mit den Schaufeln verbunden werden.
Dabei hat die Leitwand o bezw. ö eine niedrigere Temperatur als die Schaufeln. Dort, wo die Leitwand o ihre feste Verbindung mit den Schaufelteilen b finden soll, sind diese zweckmässig mit kleinen Ein kerbungen versehen, bei denen d3 grösser als d., ist. Dadurch wird erreicht, dass die ring förmigen Leitwände o und o' in ihrer Lage festgehalten werden, sobald Schaufelkranz und Leitwand die gleiche Temperatur ange nommen haben. Auch kann man an diesen Stellen<B>du,</B> rhigförmigen Leitwände o und ö mit den Schaufelkanten verschweissen.
Verlaufen die Schaufelteile b und d sowie c und e radial, wie Fig. 2 dieses zeigt, so müssen die innern Enden <I>p,</I> q bezw. <I>p', q'</I> der Schaufeln zur Erzielung eines stossfreien Eintrittes gekrümmt sein. Die gerade und radial verlaufenden Schaufelteile<I>d</I> und<I>e</I> so wie die Schaufelteile b und c bestehen mit der Nabenscheibe a aus einem Stück und sind mit den kleinen Schaufelteilen der Deck scheiben so verbunden, wie es oben beschrie ben wurde.
Die innern Schaufelenden p, q sind mit der ringförmigen Leitwand o aus einem Stück gearbeitet oder in entsprechend geformte Schlitze der Leitwand o eingeschoben, die ihrerseits mit den Schaufelteilen b so ver bunden wird, wie es oben beschrieben wurde. Wie die ringförmige Leitwand o mit den Schaufelenden p und q zusammen in Achsen richtung entsprechend dem gezeichneten Pfeil eingeschoben werden, zeigt Fig.1 links unten. Die Schaufelenden p, q legen sich dann glatt an die innern Enden der Schaufelteile b und bilden mit ihnen eine glatte zusammenhän gende Gasführung.
Das gleiche gilt von der Leitwand o', den Schaufelenden p' und q', sowie den Schaufelteilen c. Die Fig. 3 zeigt die ringförmige Leitwand ö mit den Schau felenden q', während die Schaufelenden p' bei der in Fig. 3 dargestellten Ansicht hinter dem Ring ö liegen.
In solchen Fällen, in denen wegen der Grösse der achsialen Breite der Schaufeln, wenn diese nicht radial verlaufen, ihre Nei gung, unter dem Einfluss der Fliehkräfte an ihrer Wurzel umzuknicken, besonders gross wird, reicht es nicht aus, nur Vorsprünge oder Zähne, wie bei den Ausführungen nach Fig. 1 und 3 mit der Deckscheibe aus einem Stück herzustellen. Es muss ein grösserer Teil der Schaufeln mit der Deckscheibe aus einem Stück hergestellt werden, wie dies beispiels weise die Fig. 4 zeigt.
Der grössere Teil s bezw. s' jeder Schaufel ist mit der die Nabe bildenden Scheibe<I>a,</I> der kleinere Teil<I>t</I> bezw. t' mit der ringförmigen Deckscheibe n bezw.
aus einem Stück hergestellt, wobei aber dieser kleinere Teil mindestens 20% der Schaufel bildet, im vorliegenden Falle zirka 40% . Durch ineinandergeschrumpfte Vor sprünge und Aussparungen werden, wie es oben beschrieben wurde, die beiden Schaufel hälften s und t bezw. s' und t' und dadurch auch die Deckscheiben n und n' mit der Na benscheibe a verbunden. Durch diese Aus führung wird zugleich erreicht, dass die einen flachen Kegel bildende Deckscheibe gegen Ausstrecken in eine zur Welle rechtwinklig stehende Ebene infolge der Fliehkraft durch die Schaufelteile, die mit der Deckscheibe aus einem Stück hergestellt sind,
gesichert wird.
Bei der Inbetriebsetzung des Laufrades muss die Nabenscheibe a mittels der Schau feln die ringförmigen Deckscheiben beschleu nigen. Die dabei auftretenden Tangential- kräfte können bei der bisher beschriebenen Verbindung zwischen den Schaufeln und den Deckscheiben durch die beim Schrumpfvor gang erzeugten radialen Drucke an den Zäh nen<I>f,</I> g, h und f', <I>g', h'</I> und die sich daraus ergebenden Reibungskräfte, nicht mit Sicher heit übertragen werden.
Um sich darauf nicht allein verlassen zu müssen, empfiehlt sich eine zusätzliche Verbindung für die Übertragung der tangentialen Kräfte. Bei dieser greifen die Schaufelteile s und s', wel che mit der Nabenscheibe ein Stück bilden, und die Schaufelteile <I>t</I> und<I>t',</I> welche mit den Deckscheiben aus einem Stück hergestellt sind, in entsprechende Lücken der Leitwände o bezw. ö ein.
Diese Leitwände werden dabei zweckmässig mit den Schaufeln an den Stellen<I>w</I> und<I>w'</I> verschweisst, um sie in der richtigen Lage zu halten und die Verbindung an diesen Stellen noch fester zu machen.
Ausserdem können an den äussern ganten der Schaufeln s und t, sowie s' und t' die zu sammenstossenden Ecken u, <I>ü</I> miteinander verschweisst werden.
Impeller for centrifugal fan. The invention relates to an impeller for centrifugal compressors, in which the hub disk, at least one cover disk and the blades are connected to one another in such a way that one part has projections that engage in recesses of another part. In the known Ausfüh ments of this type, the blades have on the disk against the hub disk and the cover ganten projections which engage in corresponding holes of the hub disk or the cover disk.
The considerable weakening of the cover disk caused by this is avoided in other impellers, which are also scanned, by the fact that an outer rim of the annular cover disk, which laterally covers the blades, consists of one piece with the hub piece and the blades, or that an outer rim Part of the hub disk with the blades and the cover disk, which laterally covers the blades, consists of one piece.
These designs have the disadvantage that the blades cannot be machined or only incompletely machined. In particular, it is not possible with these designs to work out the blades from the full material of forge, which form the hub disk or the cover disk, as it is necessary to achieve the highest velocities.
Even with blades divided transversely to the direction of flow, in which the annular cover disks which laterally cover the blades; consist of one piece with the inlet part of the blading and the hub piece, the part of the blades limited on both sides by rings is poorly or not at all accessible to a machine processing.
Compared to these known designs, the impeller according to the invention is characterized in that the hub disk <I> (a) </I> and the cover disk <I> (n </I> and <I> n ') </I> are provided with blade parts that are interlocked with one another. As a result, the blades can be machined along their entire length with the practically usual blade shapes and machined out, for example, from forgings that form the hub disk and the cover disk.
The cover disks, which can form a thick bead ring on the inner circumference, can get very thin wall thickness on the outside if the blade parts form a workpiece with the cover ring disk and thereby stiffen it, the parting line of the blades expediently running in the flow direction. In addition, the blades are, if they do not run radially, secured against buckling under the influence of centrifugal force when one blade part over the entire blade length with the hub disc, the other blade part with the cover plate forms a piece.
Such wheels are therefore suitable for the highest circumferential speeds and allow high compression lines in one wheel. They result in a high degree of efficiency because the cover disks, which are known per se and which laterally cover the blades, avoid the more lossy, laterally open blade wheels and the blades do not need to be directed radially over the entire length.
The drawing shows, for example, two embodiments of the impeller according to the invention. Figs. 1 to 3 show the first, Figs. 4 and 5 the second embodiment.
The 3Ieridian section (Fig. 1) shows the hub disk a and the blade parts b and c made with it from one piece, as well as the intermediate blade parts d and e, the shape and position of which, viewed in the axial direction, FIG. 2 shows. These blade parts are respectively with recesses or tooth gaps f, g, h. <I> f ', </I> g', lt 'provided.
The projections or teeth <I> i, k, </I> m respectively lie in these recesses or tooth gaps. <I> i ', k', </I> m ', which form the remaining blade parts, with the cover disks <I> n </I> and 7i are made from one piece and fill the recesses or tooth gaps just so that they complement the blade parts <I> b, c, d </I> and e and form smooth blade walls with them. The teeth can be undercut a little, so that the diameter dl is slightly smaller than the diameter d ...
In order to firmly connect such a toothed cover disk with the blades of the hub disk, you give the hub disk with the blades a higher temperature than the cover disk by heating the hub disk or freezing the cover disk. Then the cover disk is placed with the toothed side on the same axis on the blade ring of the lab disk and rotated a little around its axis until the teeth are exactly in the tooth gaps. As soon as the cover disk and the blades have the same temperature, there is a firm connection between the two.
This has the consequence that centrifugal forces of the cover disk mass, which are not absorbed by tensions in the cover disk, are transferred to the blades and from these to the hub disk a.
In a manner similar to the cover disks u and <I> n '</I>, guide walls o and o', which are shown in FIG. 1 in the meridional section, viewed in the axial direction in FIG. 9, can also be connected to the blade parts b and c to be connected. The guide walls o and ö are provided on the outside with recesses or tooth gaps that correspond to the leading edges of the blades and then pushed into the blade ring in the axis direction before the cover rings ja and n 'are connected to the blades.
The baffle has o respectively. ö a lower temperature than the blades. Where the baffle o is to find its firm connection with the blade parts b, these are expediently provided with small indentations in which d3 is greater than d. This ensures that the ring-shaped guide walls o and o 'are held in their position as soon as the blade ring and guide wall have assumed the same temperature. You can also weld <B> you, </B> rhig-shaped guide walls o and ö to the blade edges at these points.
If the blade parts b and d and c and e run radially, as shown in FIG. 2, the inner ends <I> p, </I> q and <I> p ', q' </I> of the blades must be curved in order to achieve a smooth entry. The straight and radial blade parts <I> d </I> and <I> e </I> as well as the blade parts b and c consist of one piece with the hub disk a and are connected to the small blade parts of the cover disks in such a way that as described above.
The inner blade ends p, q are made in one piece with the annular guide wall o or inserted into correspondingly shaped slots in the guide wall o, which in turn is connected to the blade parts b as described above. How the annular baffle o with the blade ends p and q are pushed together in the direction of the axis according to the arrow shown, Fig.1 shows at the bottom left. The blade ends p, q then lie smoothly against the inner ends of the blade parts b and form with them a smooth, coherent gas guide.
The same applies to the guide wall o ', the blade ends p' and q ', and the blade parts c. Fig. 3 shows the annular baffle ö with the look felenden q ', while the blade ends p' lie behind the ring ö in the view shown in FIG.
In such cases, in which because of the size of the axial width of the blades, if they do not run radially, their tendency to buckle at their roots under the influence of centrifugal forces, it is not sufficient to only use projections or teeth, such as in the embodiments according to FIGS. 1 and 3 with the cover disk in one piece. A larger part of the blades with the cover disk must be made in one piece, as shown in FIG. 4, for example.
The greater part s respectively. The smaller part <I> t </I> and the disc <I> a </I> forming the hub is part of each blade. t 'with the annular cover disk n respectively.
made from one piece, but this smaller part forms at least 20% of the blade, in the present case about 40%. By shrunk before jumps and recesses, as described above, the two blade halves s and t respectively. s' and t 'and thereby also the cover disks n and n' are connected to the hub disk a. This execution also ensures that the cover disk, which forms a flat cone, is prevented from stretching into a plane at right angles to the shaft as a result of the centrifugal force through the blade parts, which are made in one piece with the cover disk,
is secured.
When the impeller is put into operation, the hub disk a must accelerate the ring-shaped cover disks by means of the blades. The tangential forces occurring in the process described above between the blades and the cover disks can be reduced by the radial pressures generated on the teeth during the shrinking process, <I> f, </I> g, h and f ', <I> g ', h' </I> and the resulting frictional forces cannot be transmitted with certainty.
In order not to have to rely on this alone, an additional connection is recommended for the transmission of tangential forces. In this, the blade parts s and s ', which form one piece with the hub disk, and the blade parts <I> t </I> and <I> t', </I> which are made in one piece with the cover disks, engage , in corresponding gaps in the guide walls o respectively. ö a.
These guide walls are expediently welded to the blades at the points <I> w </I> and <I> w '</I> in order to keep them in the correct position and to make the connection even stronger at these points.
In addition, the corners u, <I> ü </I> can be welded together on the outer gantries of the blades s and t, as well as s 'and t'.