DE743009C - Blade ring association for radial pressurized centrifugal machines, especially steam turbines - Google Patents

Description

Schaufelringverband für radial beaufschlagte Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfturbinen Zusatz zurn Patent ;2i 31g Im Hauptpatent wird dargelegt, daß die Befestigung des elastischen Rohrstückes, das, an den Fußtragring angearbeitet, die Verbindung des Schaufelringverbandes mit dem Rad herstellt, insofern besondere .Aufgaben stellt, als sehr leicht Verformungen entstehen können, die zu einem unruhigen Lauf des Ringverbandes führen. Um derartige ungünstige Erscheinungen zu vermeiden, wird im Hauptpatent vorgeschlagen, die Achslage des Ringverbandes durch eine Schrumpfverbindung zu sichern.Blade ring association for radially loaded centrifugal machines, in particular Steam turbine addition to patent; 2i 31g The main patent states that the Attachment of the elastic pipe section, which, worked on the foot support ring, the Establishes connection of the blade ring association with the wheel, insofar as special tasks as deformations can occur very easily, leading to a restless run of the ring association. In order to avoid such unfavorable phenomena, Proposed in the main patent, the axial position of the ring association by a shrink connection to secure.

Die Erfindung beschäftigt sich des näheren mit den in der Schrumpfverbindung herrsehenden Verhältnissen und schlägt vor, die Schrumpfspannung derart zu wählen, daß die während des betriebsmäßigen Laufes der Maschine im scheibenseitigen Rohrende entstehenden Biegungsbeanspruchungen im wesentlichen gleich groß wie die Biegungsbeanspruchungen im Ruhezustand sind. Auf diese Weise gelingt es, die bei einer solchen Verbindung auftretenden größten Beanspruchungen vorteilhaft zu beschränken.The invention deals in detail with those in the shrink connection prevailing conditions and suggests choosing the shrinkage stress in such a way that that the during the operational run of the machine in the disc-side tube end resulting bending stresses are essentially the same as the bending stresses are idle. In this way it succeeds in such a connection to limit the greatest stresses occurring advantageously.

Zur Erläuterung der Erfindung sei folgendes ausgeführt: Es sei der Fall angenommen, daß das elastische Rohrstück auf eine entsprechende Ringfläche des Rades aufgeschrumpft wurde. Der Durchmesser des scheibenseitigen Endes des elastischen Rohrstückes ist also vor dem Schrumpfen im kalten Zustand um einen gewissen Betrag kleiner als der der Ringfläche, so daß das scheibenseitige Ende erwärmt werden muß, um es auf die Ringfläche aufbringen und aufschrumpfen zu können. Betrachtet man eine Faser des Ringverbandes. die vor der Erwärmung und dem Aufschrumpfen im Fußtragring und im elastischen Rohrstück einen geraden Kreiszylinder bildete, so behält diese Faser nach dem Aufschrumpfen und Erkalten an der Einspannstelle einen größeren Durchmesser. Es entsteht daher in der Nähe der Einspannstelle ein Biegungsmoment von bestimmter, vom Schrumpfmaß abhängiger Größe. Läuft der Ringverband um, so weitet sich durch die Fliehkraftwirkung der Fußtragring. Naturgemäß weitet sich auch die Schrumpfstelle, jedoch, da sie in der Scheibe liegt, entsprechend weniger. Man kann sie, ohne einen grundsätzlichen Fehler zu begehen, als auf gleichbleibendem Durchmesser liegend ansehen. Die Weitung des Fußtragringes wird zwar bis zu einem gewissen Grade durch das elastische Rohrstück begrenzt. Es sei aber auch dieser Einfluß vernachlässigt, der Fußtragring also als freier Ring betrachtet. - Dann ist das Maß seiner Weitung nur von seiner Fliehkraft abhängig, der er unterworfen ist. Mit zunehmender Weitung wird sich die bereits erwähnte Faser des Ringverbandes, die im Stillstande sich nach der Einspannstelle zu -weitet, an dem abgekehrten Ende, d. h. am Fußtragring, immer mehr weiten. Wenn man die Schrumpfspannung entsprechend wählt, ist es möglich, den Ringverband derart abzustimmen, daß das Maß der Weitung im Betrieb, bezogen auf einen gewissen neutralen Mittelwert, gleich ist dem Maß der Zusammenziehung beim Aufhören der Fliehkraft. Wenn aber diese beiden Maße gleich sind, dann sind grundsätzlich auch die Biegumgsbeanspruchungen im elastischen Rohrstück im Stillstand und Betrieb gleich, und zwar sind dann offensichtlich die größten auftretenden Biegungsbeanspruchungen auf die in diesen Betriebsfällen kleinstmöglichen Beanspruchungen zurückgeführt.To explain the invention, the following should be stated: Let it be Case assumed that the elastic pipe section on a corresponding annular surface of the wheel has been shrunk. The diameter of the disc-side end of the elastic The pipe section is therefore in the cold state by a certain amount before shrinking amount smaller than that of the ring surface, so that the disc-side end has to be heated, in order to be able to apply it to the ring surface and shrink it on. If you look at one fiber of the ring bandage. the before heating and shrinking in the foot support ring and formed a straight circular cylinder in the elastic piece of pipe, it retains it After shrinking and cooling, the fiber has a larger diameter at the clamping point. Therefore, a bending moment of certain, size dependent on shrinkage. If the ring bandage goes around, it expands the centrifugal effect of the foot support ring. Naturally, the shrinkage area also expands, however, since it lies in the disk, correspondingly less. You can do it without one fundamental mistake than lying on a constant diameter watch. The widening of the foot support ring is through to a certain extent the elastic pipe section is limited. But let this influence be neglected, the foot support ring is therefore viewed as a free ring. - Then the measure of its widening only dependent on its centrifugal force to which it is subjected. With increasing widening will be the already mentioned fiber of the ring bandage, which is at a standstill after the clamping point to -widen, at the opposite end, d. H. on the foot support ring, widen more and more. If the shrinkage stress is chosen accordingly, it is possible to to coordinate the ring association in such a way that the degree of expansion in operation is related to a certain neutral mean, equal to the degree of contraction when the centrifugal force stops. But if these two measures are equal, then are basically also the bending stresses in the elastic pipe section at standstill and operation are the same, and then obviously the greatest bending stresses that occur are attributed to the smallest possible stresses in these operating cases.

Die Verhältnisse seien an Hand der schaubildlichen Darstellung der Figur erläutert. Fig. ia zeigt einen Schaufelringverband, bestehend aus den Schaufeln i und dem Fußtragring z, der über das elastische Rohrstück 3 mit der Scheibe ,4 verbunden ist. Das Rohrstück 3 ist mit seinem scheibenseitigen Ende spannungsfrei in die Scheibe q. eingesetzt und wird in dieser durch einen Stemmring 5 gehalten. Die Beanspruchung im Ring ist im Stillstand gleich Null. Im Laufe der Maschine ergibt sich dann eine Biegungsbeanspruchung bestimmter Größe.The relationships are based on the graphical representation of Figure explained. Fig. Ia shows a blade ring association consisting of the blades i and the foot support ring z, which is connected to the washer, 4 connected is. The pipe section 3 is stress-free with its disc-side end into the disc q. is used and is held in this by a clamping ring 5. The stress in the ring is zero at standstill. In the course of the machine results Then there is a bending stress of a certain magnitude.

Fig. ib zeigt den Fall der Erfindung. Das elastische Rohrstück 3 ist scheibenseitig auf eine Fläche 6 aufgeschrumpft. Der Schrumpfvorgang verläuft in der Weise, daß. das Rohrstück 3 zunächst durch Erwärmung in seinem Durchmesser vergrößert und dann auf die Schrumpffläche 6 aufgeschoben wird. Bei der Abkühlung verkleinert sich sein Durchmesser wieder. Am scheibenseitigen Ende kann diese Verkleinerung jedoch nicht eintreten, da der Rohransatz hier auf der Schrumpffläche aufliegt. Im rechten Teil der Fig ib ist in vergrößertem Maßstabe die Ansatzstelle herausgezeichnet. Es ergibt sich dadurch ein Spannungsverlauf entsprechend der schraffierten Fläche, d. h. oberhalb der neutralen Faser, eine Zug- und unterhalb der neutralen Faser eine Druckbeanspruchung.Fig. 1b shows the case of the invention. The elastic pipe section 3 is On the disk side, it is shrunk onto a surface 6. The shrinking process takes place in the way that. the pipe section 3 initially increased in diameter by heating and then pushed onto the shrink surface 6. Zoomed out as it cools down its diameter again. This reduction can be made at the end of the disk however, this does not occur because the pipe socket rests on the shrink surface here. In the right part of FIG. 1B, the attachment point is drawn out on an enlarged scale. This results in a stress curve corresponding to the hatched area, d. H. above the neutral fiber, a tension and below the neutral fiber a compressive stress.

Läuft jetzt der Ringverband mit der Scheibe um, so ergeben sich Verhältnisse entsprechend der Fig. ic. Das scheibenseitige Ende behält seine Lage bei, jedoch wird der Teil 3 jetzt nach oben durchgebogen. Der im rechten Teil vergrößert dargestellte Spannungsverlauf zeigt, daß sich die Zugbeanspruchungen in Druckbeanspruchungen und umgekehrt die Druckbeanspruchungen in Zugbeanspruchungen umgewandelt haben.If the ring bandage now runs around with the disc, the situation arises according to Fig. ic. The disc-side end maintains its position, however Part 3 is now bent upwards. The one shown enlarged in the right part The course of the stress shows that the tensile stresses are transformed into compressive stresses and conversely, the compressive stresses have been converted into tensile stresses.

Fig. i d gibt das Spannungsbild, aufgetragen über der Dickes des elastischen Rohransatzes 3: N bedeutet die neutrale Faser. Im Falle der Fig. ia ist im Stillstand, d. h. im Punkt a, die Beanspruchung gleich Null. Im Lauf stellt sich im Rohransatz 3 eine Druckbeanspruchung A-B und eine Zugbeanspruchung A'-B' ein. Wenn man dem scheibenseitigen Ende eine gewisse Vorspannung gibt, so bekommt man im Stillstand einen Zugspannungsivert C-A und im Lauf der Maschine einen Druckspannungswert A-D!. Der höchste Spannungswert A-D ist zwar kleiner als der Spannungswert A-B; er ist aber immer noch größer als der Spannungswert C-A. Man kamt jedoch - und hierin liegt die Erfindung - die Vorspannung F-A an der Schrumpfstelle so wählen, daß die im Betrieb auftretende Spannung A-E im wesentlichen gleich F-A ist. Das Schaubild zeigt demnach, daß es durch Anwendung der Erfindung möglich ist, die geringste absolute Spannung im elastischen Rohrstück einzustellen, die überhaupt möglich ist.Fig. I d gives the stress image plotted against the thickness of the elastic Tube extension 3: N means the neutral fiber. In the case of Fig. Ia is at a standstill, d. H. at point a, the stress is zero. In the barrel it appears in the pipe socket 3 a compressive stress A-B and a tensile stress A'-B '. If you can disc-side end gives a certain preload, so you get at a standstill a tensile stress value C-A and, in the running of the machine, a compressive stress value A-D !. The highest voltage value A-D is smaller than the voltage value A-B; he is but still greater than the voltage value C-A. But one came - and that's where it lies the invention - choose the bias F-A at the shrink point so that the im The voltage A-E occurring during operation is essentially equal to F-A. The diagram shows hence that by applying the invention it is possible to have the lowest absolute Adjust tension in the elastic pipe section, which is possible at all.

Es sei bemerkt, daß die vorstehenden Ausführungen gewisse vereinfachende Annahmen machen. Die Verhältnisse liegen bei genauer theoretischer Untersuchung wesentlich verwickelter; doch ändert sich nichts an der Tatsache, daß es durch entsprechende Bemessung des Schrumpfmaß-es möglich ist, sowohl im Stillstand der Maschine als auch im Betrieb im elastischen Rohrstück im wesentlichen gleiche Biegungsbeanspruchungen zu erzielen.It should be noted that the above explanations are somewhat simplistic Make assumptions. The relationships are based on a precise theoretical investigation much more involved; but nothing changes in the fact that it is by appropriate Dimensioning of the shrinkage-it is possible both when the machine is at a standstill as essentially the same bending stresses even during operation in the elastic pipe section to achieve.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Schaufelringverband für radial beaufschlagte Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfturbinen, nach Patent 721 31g, bei dem das elastische Rohrstück zur Sicherung der Achslage des Ringverbandes in die Scheibe eingeschrumpft ist, dadurch ,gekennzeichnet, daß die Schrumpfspannung derart gewählt ist, daß die während des betriebsmäfWgen Laufes der Maschine im elastischen Rohrstück entstehenden Biegungsbeanspruchungen im wesentlichen gleich groß wie die Biegungsbeanspruchungen im Ruhezustand sind. PATENT CLAIM: Blade ring assembly for radially loaded centrifugal machines, in particular steam turbines, according to patent 721 31g, in which the elastic pipe section is shrunk into the disk to secure the axial position of the ring assembly, characterized in that the shrinkage stress is selected so that the during the operational run The bending stresses that arise in the elastic pipe section of the machine are essentially the same as the bending stresses in the state of rest.