DE657780C - Befestigung hochbeanspruchter Laufraeder auf Wellen - Google Patents

Description

Die Verbindung von hochbeanspruchten Laufrädern mit Wellen, welche gewöhnlich durch Schrumpfung mit oder ohne Verwendung von Keilen für die Übertragung der Umfangskräfte hergestellt wird, wird oft im Betriebe lose. Dies ist besonders dann der Fall, wenn außer der hohen Beanspruchung auch noch verschiedene Erwärmungen vorkommen können, wie dies beispielsweise bei Dampfturbinen der Fall ist, wo beim Eintritt von Wasser in das Turbinengehäuse das Laufrad rasch von der Heißdampftemperatur auf Sattdampftemperatur abgekühlt wird und sich dabei auf die noch heiß bleibende Welle dermaßen aufschrumpft, daß eine bleibende Verformung entsteht. Nehmen dann nachher die beiden Teile, Rad und Nabe, wieder die gleiche Temperatur an, so· sitzt das überschrumpfte Rad lose auf der Welle, wobei auch an durch Keile gesicherten Laufrädern Schwingungen und Betriebsstörungen entstehen können.

Man hat deshalb vorgeschlagen, zwar das Drehmoment in bekannter Weise durch Keile zu übertragen, dagegen zur dauernden Zentrierung des Rades auch bei Dehnungen eine gut federnde Büchse zwischen Rad und Welle anzuordnen, deren eines Ende auf die Welle geschrumpft ist und deren anderes Ende seitwärts die Nabe des Rades umklammert. Es sind für die beiden Aufgaben der Drehmomentübertragung und der Zentrierung also je besondere Elemente erforderlich. Sowohl die Federungseigenschaften als auch der Schrumpf auf der Welle gehen jedoch bei den hohen Temperaturen leicht verloren. Es kann dann die genannte Schrumpfverbindung die Rolle einer Zentrierung überhaupt nicht mehr übernehmen, das Rad beginnt zu wackeln und schlägt seine Keile aus. Dazu kommt, daß durch diese Bauart die Tragfläche der Keile und Keilnuten stark vermindert wird, was das Losklopfen der Räder begünstigt.

Andererseits ist es bekannt, das Rad ohne Büchse auf die Welle zu setzen und nach Fig. ι der Zeichnung eine unmittelbare Schweißverbindung zwischen Laufrad α und Welle b vermittels Schweißlippen zu schaffen und damit beide Aufgaben (Drehmomentübertragung und Zentrierung) zugleich zu lösen. Diese Bauart erfordert ein besonderes Herausarbeiten der Schweißlippen. Nun hängt die Beanspruchung der Schweißnaht stark von der Elastizität der Verbindung ab und diese wieder von der Länge der elastisch nachgebenden Teile zwischen den beiden starren Körpern, Rad und Welle. Da man aus baulichen und Herstellungsgründen Schweißlippen nur eine ganz beschränkte Länge geben kann, so treten bei der Befestigung nach Fig. ι für eine gegebene Dehnung des Rades und eine entsprechende Ablösung weit höhere Beanspruchungen der Schweißnaht auf als bei einer Befestigung mit einer langen Büchse, deren Elastizität zwischen den beiden Schweißstellen wesentlich höher ist als die der kurzen Schweißlippen. Dies ist besonders dort wichtig, wo Schweißlippen unter Umständen über-

haupt nicht gemacht werden können, wie dies meistens bei Umbauten oder Ausbesserungen der Fall ist.

Die Erfindung betrifft dagegen eine mittelbare Schweißverbindung zwischen Laufrad und Welle, ebenfalls unter Benutzung einer Büchse zwischen Welle und Laufrad, die einerseits mit der Welle, andererseits mit dem Rad verbunden ist, aber gemäß der Erfindung

ίο im Gegensatz zu der obenerwähnten, nicht angeschweißten Bauart allein, also ohne Keile sowohl zur Zentrierung des Rades als auch zur Übertragung des Drehmomentes dient und infolge möglichst gleicher oder größerer axialer Länge die Elastizität der Schweißnähte an ihren Enden zwischen ihr und der Welle und ihr und dem Rade hebt.

In den Fig. 2 bis 4 sind beispielsweise Ausführungsarten der Erfindung im Schnitt

ao durch die Verbindungsstelle dargestellt, wobei der gleich aussehende untere Teil der Einfachheit halber weggelassen ist.

α ist das Laufrad, b die Welle und c eine Büchse, die in den gezeichneten Beispielen axial länger als die Radnabe ist, aber auch gleich deren Länge sein kann. Das Ende d der Büchse ist mit der Radnabe und das Ende e mit der Welle verschweißt (Fig. 2).

Um die für die Schweißung erwünschte Elastizität der Verbindung in der Nähe der Schweißstelle zu erhalten, kann die Büchse in der Nähe der Schweißung zwischen Rad und Büchse oder in der Nähe der Schweißung zwischen Büchse und Welle dünner gehalten werden, wodurch ein Spalt / oder g (Fig. 3) entsteht, der die gewünschte Nachgiebigkeit der Verbindung während des Schweißens und beim Abkalten der Schweißung ergibt. Diese Nachgiebigkeit kann nach Fig. 4 auch auf die bekannte Weise durch Schweißlippen noch weiter verbessert werden.

Die Verbindung gemäß der Erfindung ist vor allem wertvoll zur nachträglichen Herstellung für Ausbesserungen an Rädern, die auf die eingangs beschriebene Art lose geworden sind. Es kann dann die zu groß gewordene Nabenbohrung noch etwas erweitert und die Büchse zwischen Laufrad und Welle gesetzt und in der beschriebenen Weise einerseits mit der Radnabe, andererseits mit der Welle verschweißt werden.

Die Büchse kann so dick gewählt werden, daß sie und ihre beiden Schweißungen in der Lage sind, das Drehmoment zu übertragen, so daß Keile überflüssig werden.

Auch kann das Rad auf diese Büchse aufgeschrumpft werden, so daß normalerweise ein Ablösen des Rades von der Büchse und der Büchse von der Welle nicht stattfindet. Tritt jedoch ein solches beispielsweise durch die eingangs geschilderten Betriebsverhältnisse doch ein, so bleibt das gedehnte Rad durch die Büchse konzentrisch geführt und kann auch, wenn dauernd verformt, ohne Schwingungen und damit ohne Betriebsstörungen arbeiten. Die große Länge der Büchse: verhindert dabei, wie rechnerisch nachgewiesen werden kann, daß die Schweißungen zu stark beansprucht werden und reißen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:
   ι . Einrichtung zur Befestigung hoch-

   beanspruchter Lauf räder auf Wellen mittels zwischen Welle und Laufrad angeordneter Büchse, die einerseits mit der Welle, andererseits mit dem Rad verbunden ist, gekennzeichnet durch eine mittelbare Schweißverbindung zwischen Laufrad und Welle über die Büchse, die allein sowohl zur Zentrierung des Rades als auch zur Übertragung des Drehmomentes dient und infolge möglichst gleicher oder größerer axialer Länge die Elastizität der Schweißnähte an ihren Enden zwischen ihr und der Welle und ihr und dem Rade hebt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke die Elastizität der Schweißverbindung zu verbessern, die Büchse über eine bestimmte Länge, von der Schweißstelle ausgehend, dünner als auf der Restlänge gehalten ist, so daß zwischen dem aufzuschweißenden Metall und der Büchse ein Spalt (Λ g) entsteht (Fig. 3)·

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen