Berstschutzring aus Faserwerkstoff

Abstract

 Ein Berstschutzring aus Faserwerkstoff weist zwei parallele Reihen von Umlenkstiften auf, zwischen denen Faserstränge zickzackartig zur Bil­dung eines gitterartigen Fasernetzes verlegt sind. Bei Beanspruchung wird dadurch eine reibungsarme Umlenkung der Fliehkräfte auf ein größtmögliches Faservolumen des Berstschutzringes erreicht. Hierdurch wiederum wird eine sehr leichte Ausführung des Berstschutzringes er­zielt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Berstschutzring aus Faserwerkstoff zur Verhinderung des Austretens von mit hoher kinetischer Energie aus einem Innenraum abgeschleuderter Teile durch ein Gehäuse.

[0002] Aus der DE-OS 29 50 752 ist beispielsweise ein gattungsgemäser Berstschutzring bekannt geworden, bei dem mehrere Lagen Fasermaterials auf einem Gehäuse aufgewickelt sind. Um eine möglichst hohe Faseraus­nutzung zu erzielen, ist das Fasermaterial nur wenig oder überhaupt nicht mit Harzmaterial durchtränkt. Hierdurch bleibt dieses elastisch und kann sich bei Beanspruchung durch ein abgeschleudertes Teil derart dehnen, daß die gesamte kinetische Energie aufgenommen wird. Nachtei­lig bei dieser Ausführung wirkt sich aus, daß bei der Energieumsetzung mehr oder weniger nur der direkt von dem abgeschleuderten Teil getrof­fene Faserbereich an der Energieumsetzung beteiligt wird. Die nicht direkt getroffenen Fasern werden somit nur geringfügig an der Energie­umsetzung beteiligt, was dazu führt, daß zur Erzielung einer hohen Rückhaltewirkung sehr viele Faserlagen übereinander aufgewickelt sein müssen. Dies jedoch ist mit einem hohen Gewicht verbunden.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Berstschutzring zu schaffen, bei dem fast alle Faserstränge an der Energieumsetzung be­teiligt sind und somit eine möglichst leichte Ausführung des Berst­schutzringes erzielbar ist.

[0004] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Haupt­anspruches angegebenen Merkmale gelöst.

[0005] Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß bei Auftreffen eines abgeschleuderten Teiles, beispielsweise eines Schaufelbruch­stückes, aus einer Gasturbine auf einen Bereich des Berstschutzringes die getroffenen Fasern sich entlang ihrer gesamten zickzackartigen Erschreckung dehnen können. Dies wird durch die reibungsarme Kraftum­lenkung an den Umlenkstiften erreicht, so daß die Faserstränge am gesamten Umfang des Berstschutzringes fast gleichmäßig belastet wer­den. Durch diese erhebliche Gesamtlänge jeder belasteten Faser steigt die durch den Faserstrang aufnehmbare Energie gegenüber herkömmlicher Anordnungen um ein Vielfaches. Es wird vorteilhafterweise praktisch das gesamte Fasermaterial also das gesamte Ringvolumen des Berst­schutzringes in die Energieumsetzung einbezogen, wodurch die Menge des benötigten Materials und somit das Gewicht erheblich reduzierbar sind.

[0006] In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Umlenkstifte an axial außerhalb des Fasernetzes befindlichen Fixierpunkte des Gehäuses verankert. Dies ermöglicht eine wirksame Abstützung der auf die Um­ lenkstifte wirkenden Kräfte, wobei die Breite des Berstschutzringes unabhängig von konstruktiv bedingten Orten der Fixierpunkte festlegbar ist.

[0007] In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Umlenkstifte bei den Stiftreihen an zwei ortsfesten steifen Ringen angebracht. Diese sind vorzugsweise am Gehäuse angebracht. Dies ermöglichte eine einfache Befestigung des Berstschutzringes an dem Gehäuse, wobei die Reak­tionskräfte der Stiftreihen dadurch auf das Gehäuse übertragbar sind, das die steifen Ringe angeschraubt oder angeschweißt sind.

[0008] Vorzugsweise sind die Umlenkstifte radial angeordnet. Dies ermöglich die Anbringung eines Vielzahl von Umlenkstiften am Umfang und somit ein dichtgeknüpftes Fasernetz.

[0009] In weiterer Ausbildung der Erfindung umfassen die Umlenkstifte um radiale Achsen drehbar gelagerte Rollen. Dies reduziert vorteilhafter­weise die Reibung bei der Umschlingung der Umlenkstifte, so daß eine noch gleichmäßigere Belastung der Faserstrange entlang ihrer gesamten Erstreckung möglich wird.

[0010] Der Winkel zwischen den Richtungen eines Faserstranges beidseitig eines Umlenkstiftes beträgt zwischen 60 und 120°. Die Größe des Um­lenkwinkkels ist abhängig von den auftretenden Kräften an den Stiften bzw. den Faserspannungen. Mit zunehmenden Umlenkkräften sind kleine Winkel zu wählen. Bei kleinen Umlenkwinkeln wird vorteilhafterweise ein dichtes Fasernetz erreicht und die zwischen zwei Umlenkstiften verlau­fenden Fasern werden nicht durch die Krümmung des Gehäuses behindert. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Kreuzungspunkte übereinanderliegender Faserstränge miteinander verbun­ den. Dies kann mittels Verknotung oder mittels Verklebung der Faser­stränge erfolgen. Durch diese Verbindung übereinanderliegender Faser­stränge wird verhindert, daß abgeschleuderte Bruchstücke zwischen einzelnen Fasersträngen durchgleiten. Dadurch kann die Maschenweite des Fasernetzes und somit die Gesamtzahl der verwendeten Fasern redu­ziert werden.

[0011] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung weiter erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1: Eine Ansicht eines Berstschutzringes,

Fig. 2: Eine Berstschutzringbefestigung an einem Turbinengehäuse,

Fig. 3: Eine alternative Ausführung des Berstschutzringes,

Fig. 4: Eine Ansicht in axialer Richtung des Berstschutzringes,

Fig. 5: Eine weitere Ausführungsform des Berstschutzringes ni schema­tischer Seitenansicht,

[0012] Wie in Fig. 1 zu sehen, besteht der Berstscchutzring 1 im wesentli­chen aus zwei parallelen Stiftreihe 6 und 7, die aus über dem Umfang verteilten Umlenkstiften 4 und 5 aufgebaut sind. Zwischen den Stift­reihen 6 und 7 ist ein Fasernetz 8 durch eine Vielzahl von zickzackar­tig verlegter Faserstränge gebildet, wobei die Faserstränge 11 abwech­selnd Umlenkstifte 4 und Umlenkstifte 5 umschlingen. Die Umlenkstifte 4,5 sind dabei mittels Zuggliedern 15 an Fixierpunkten 10 befestigt. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die Fixierung der Umlenkstifte 4, 5 an radial geteilten Gehäusen über Befestigungsschrauben 16 erfolgen. Mittels dieser Befestigungsschrauben 16 sind die aneinander liegenden Flansche 18a, b zweier Gehäuseabschnitte 19a, b verspannt. Der darge­stellte Umlenkstift 5 ist in einem U-förmigen Zugglied 15 gelagert, welches wiederum über die Befestigungsschraube 16 an den Flanschen 18a, b befestigt ist. Der Umlenkstift 5 dient ferner als Achsstift für eine Rolle 14, mittels der die bei Beanspruchung des Berstschutzringes auftretenden Reibungskräfte reduzierbar sind.

[0013] Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, wobei die beiden Stiftreihen 6 und 7 an steifen Ringen 2 und 3 angebracht sind. Die Umlenkstifte 4, 5 sind radial ausgerichtet und beispielsweise mit den Ringen 2, 3 verschweißt. Dabei können die steifen Ringe 2, 3 ana­log zu Fig. 2 als Flansche von Gehäuseabschnitten ausgebildet sein. Die Faserstränge 11 sind dabei an Kreuzungspunkten 9 miteinander ver­bunden, was mittels Verknoten, Verkleben oder anderer geeigneter Ver­bindungsmittel geschehen kann.

[0014] In der axialen Ansicht des Berstschutzringes 1 gemäß Fig. 4 ist die Verlegung der Faserstränge 11 zwischen Umlenkstiften 4 und 5 darge­stellt. Wie erkennbar, können an einzelnen Umlenkstiften 4 mehrere Faserstränge 11 und 16 umgelenkt werden, die zu verschiedenen Umlenk­stiften 5 und 17 der anderen Stiftreiehe geführt sind.

[0015] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind Ringflansche 12 eines zylin­drischen Gehäuses 13 gezeigt, an denen die Umlenkstifte 4 und 5, ange­bracht sind. Hierdurch werden die aus konstruktiven Gründen erforder­lichen Ringflansche des Gehäuses 13 vorteilhafterweise zum Zweck der Abstützung des Berstschutzringes 1 verwendet.

Ansprüche

1. Berstschutzring aus Faserwerkstoff zur Verhinderung des Austretens von mit hoher kinetischer Energie aus einem Innenraum abgeschleu­deter Teile durch ein Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß in beidseitigen Randbereichen zwei Reihen (6,7) über dem Umfang ver­teilter, am Gehäuse (13) angebrachter Umlenkstifte (4,5) vorgese­hen sind und Faserstränge (11) unter abwechselnder reibungsarmer Umschlingung der Umlenkstifte (4,5) der beiden Stiftreihen (6,7) zur Bildung eines gitterartigen Fasernetzes (8) zwischen den Stiftreihen (6,7) verlegt sind.

2. Berstschutzring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkstifte (4,5) an axial außerhalb des Fasernetzes (8) befind­lichen Fixierpunkten (10) am Gehäuse (13) verankert sind.

3. Berstschutzring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkstifte (4,5) der beiden Stiftreihen (6,7) an zwei ortsfe­sten, steifen Ringen (2,3) angebracht sind.

4. Berstschutzring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Umlenkstifte (4,5) radial angeordnet sind.

5. Berstschutzring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Umlenkstifte (4,5) um radiale Achsen drehbar gelagerte Rollen (14) umfassen.

6. Berstschutzring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Winkel zwischen den Richtungen eines Faserstran­geds (11) beidseitig eines Umlenkstiftes (4) zwischen 60° und 120° beträgt.

7. Berstschutzring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß Kreuzungspunkte (9) übereinanderliegender Faser­stränge (11) miteinander verbunden sind.

8. Berstschutzring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzungspunkte (9) durch Verknotung der Faserstränge (11) gebil­det werden.

9. Berstschutzring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzungspunkte (9) durch Verkleben der Faserstränge (11) gebildet werden.

Zeichnung