DE3002585C2 - Kreiselgebläse-Laufrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreiselgebläse-Laufrad mit einer Tragscheibe und einer Deckscheibe, zwischen denen die Schaufeln insbesondere durch Anschweißen befestigt sind, wobei die Tragscheibe entgegengesetzt zu den Fliehkraftspannungen vorgespannt ist

Bei bekannten Laufrädern für Schleuderverdichter (DE-PS 9 37120) hat man durch eine getrennte Deckscheibe versucht, das Entstehen der bei dem damaligen Stand der Technik schwierig zu kontrollierenden Schweißspannungen zu hemmen. Die Deckscheibe dieser Gekannten Laufräder soll vorgespannt werden, um den am Innenr^/id der Deckscheibe herrschenden Spanrrungsxjsfand zu vermindern. Die Vorspannung entsteht mit einem e tweder an der Achse oder an der Tragscheibe befestigten Spannmittel, mit dem die die Form eines Kegelstumpfes aufweisende und am Innenrand an den Schaufeln abgestützte Deckscheibe am Innenrand in achsialer Richtung gegen den Kegelboden gedruckt wird. Dabei wird eine Preßspannung am Innenrand der Deckscheibe hervorgerufen, die beim Umlaufen des Laufrades eine entgegengesetzte Richtung zu der von der Wirkung der Fliehkraft entstehenden Zugspannung hat Am Außenrand entsteht eine Zugspannung, die die gleiche Richtung hat wie die beim Umlaufen des Laufrades entstehenden Spannungen. Da sich die Spannungsspitze im Allgemeinen in einem Punkt des gebogenen Teils der Deckscheibe befindet, ist die Gesamtwirkung im so Allgemeinen jedoch positiv. Außer den Preß- und Zugspannungen entstehen in der Deckscheibe jeoch bei der Vorspannung auch Biegespannungen, deren Richtung die gleiche ist, wie die von der Zentrifugalkraft erzeugte, und die Größe dieser Biegespannungen ist von dem Kegelwinkel, vom Verhältnis des Innen- und Auflendurchmessers der Deckscheibe sowie vom Wölbungsradius des gebogenen Teils und von dessen Verhältnis zur Differenz des Innen- und Außendurchmessers abhängig. Falls der Kegelwinket beispielsweise zunächst 90° beträgt und/oder der Wölbungsradius der Deckscheibe groß ist, schwächt die Vorspannung sogar die Deckscheibe, wenn die Preß- und Biegespannungen zusammen wirken. Die Wirkung der beschriebenen Vorspannung auf den Spannungszustand der Schaufeln und der Tragscheibe ist nur negativ. Die von den Außenrändern an die Schaufeln gestützte Deckscheibe bicpt sowohl die Schaufeln, als auch die Tragr-cheibe in die gleiche Richtung wie die Fliehkraft und vergrößert infolge dessen deren Spannungen, Bei dieser bekannten Verwendung können die Spannungen der Deckscheibe des Laufrades einigermaßen vermindert werden, aber nur bei gewissen Größenverhältnissen der Deckscheibe, Die Spannungen der Schaufeln und der Tragscheibe wachsen durch Einwirkung der Vorspannung. Daher kann diese bekannte Anwendung nur unter der Voraussetzung benutzt werden, daß eine getrennte Deckscheibe verwendet wird. Bei deren Verwendung kann die Umfangsgeschwindigkeit infolgedessen nicht erhöht werden, sondern es wird lediglich eine Herabsetzung der Herstellungskosten des Laufrades bei der Verwendung der Herstellungstechnik erreicht, wie sie zur Zeit der Anmeldung dieser Literaturstelle üblich war.

Ferner sind Deckscheiben für Laufräder eines Turbokompressors mit einem Stützring zwischen dem Innen- und dem Außenrand der Deckscheibe bekannt, die aus Leichtmetall gegossen sind (US-PS 23 92 858). Bei diesem bekannten Laufrad ist es möglich, in diesem eine Vorspannung zu verursachen. Dieses Vorspannen könnte auf der speziellen Befestigungsweise mit einer Zusammenpreßfuge beruhen. Das erzielte Ergebnis ist jedoch auf eine sehr komplizierte Weise von den Temperaturen des Laufrades und des Stützringes sowie von deren Gleichmäßigkeit, den Toleranzen und der Formgenauigkeit der Befestigungsflächen abhängig. Ferner ist das erzielte Ergebnis auch von der Verschiedenheit von Spannkraftmodulen und Dichten, die auf den unterschiedlichen Werkstoffen des Stützringes und des Lautringes beruhen, sowie von den beim Umlaufen des Laufrades durch Einwirken von Fliehkräften in dem Stützring_ und der Deckscheibe entstehenden verschiedenen Änderungen abhängig, die ihrerseits von der Werkstoffstärke und der Formgebung der Teile abhängig sind. Durch die große Anzahl der möglichen Fehler ist ein Beherrschen des Vorspannens in der praktischen Herstellung kaum möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgab/· zugrunde, bei einem Kreiselgebläse-Laufrad, bei dem die Schaufeln zwischen der Tragscheibe und der Deckschdbe durch Anschweißen befestigt sind eine solche Vorspannung zu bewirken, daß die Biegungen aller Teile, auch diejenigen der Schaufeln und der Tragscheibe und infolge dessen auch die Spannungen entgegengesetzt zu denen gerichtet sind, die während des Umlaufens entstehen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß iiinenseitig an der Tragscheibe um die Nabe der Gebläseantriebswelle herum ein kegelstumpfförmiges Teil befestigt ist, daß sich mit seiner Stirnseite auf das innere Ende der Nabe stützt, das an der Nabe ein Spannflansch so befestigt ist, daß sein Abstand vom inneren Nabenende größer ist als der Abstand der Tragscheiben-Außenseite vom inneren Nabenende, und daß der Spannflansch mit Bolzen gegen die Tragscheibe gespannt ist Bei einem solchen Kreiselgebläse-Laufrad kann die erlaubte Umlaufgeschwindigkeit erhöht werden. Außerdem sind die Ausmaße des Laufrades in keiner Weise beschränkt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäDen Kreiselgebläse-Laufrades dargestellt. In dieser Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Laufrad aus dem die Deformation eines nicht vorgespannten Laufrades ersichtlich ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Laufrad;

F i g. 3 einen der F i g, 2 entsprechenden Querschnitt, aus dem die Deformation des Laufrades durch Vorspannen ersichtlich ist.

Das in der Zeichnung dargestellte Laufrad besteht aus einer Tragscheibe 1 und einer Deckscheibe 2, zwischen denen die Schaufeln 3 durch Anschweißen befestigt sind. Angetrieben wird das Laufrad über eine Welle 5 und eine Nabe 4.

Bei umlaufendem Laufrad sind dessen Teile bestrebt, sich infolge der Wirkung der Fliehkraft F zu deformieren, wie dies in Fig. t gestrichelt angedeutet ist.

Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform ist an der Tragscheibe 1 bei cein kegelstumpfförmiges Teil 9 und an dessen Ende eine Stirnscheibe 6 befestigt. An der Nabe 4 ist ein Spannflansch 7 angebracht, dessen Abstand a vom inneren Nabenende größer als der Abstand b der Tragscheiben-Außenseite vom inneren Nabenende ist. Die Vorspannung wird dadurch erreicht, daß der Flansch 7 mittels Bolzen 8 gegen die Tragscheibe gespannt wird. Das kegelstumpfförmige Teil 9 zieht dabei die Tragscheibe 1 bei c zur Deckscheibe hin und den Flansch 7 in entgegengesetzte Richtung. Das Laufrad biegt sich dabei in die in Fig.3 gestrichelt dargestellte Form, d. h. in eine Richtung, die der Biegung durch die Fliehkraft F entgegengesetzt gerichtet ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentsnsprueh;

   Kreiselgebläse-Laufrad mit einer Tragscheibe und einer Deckscheibe, zwischen denen die Schaufeln insbesondere durch Anschweißen befestigt sind, wobei die Tragscheibe entgegengesetzt zu den Fliehkraftspannungen vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß innenseitig an der Tragscheibe (1) um die Nabe (4) der Gebläseantriebswelle (5) herum ein kegelstumpfförmiges Teil (9) befestigt ist, das sich mit seiner Stirnseite (6) auf das innere Ende der Nabe (4) stützt, daß an der Nabe (4) ein Spannflansch (7) so befestigt ist, daß sein Abstand (a) vom inneren Nabenende größer ist, als der Abstand (b) der Tragscheiben-Außenseite vom inneren Nabenende, und daß der Spannflansch (7) mit Bolzen (8) gegen die Tragscheibe (1) gespannt ist