DK145164B - Gasdynamisk trykboelgemaskine - Google Patents

Description

145164

Opfindelsen angår en gasdynamisk trykbølgemaskine, hvis rotor har i tværsnit i det mindste dobbelt krumme cellevægge, der er fastgjorte til rotorens nav og dækbånd og hver især bøjer ud mod begge sider fra en gennem det ene af cellevæggens to fastgørelses-5 punkter lagt radial linie.

Fra beskrivelsen til engelsk patent nr. 1.077.365 kendes en trykbølgemaskine med i tværsnit dobbelt krumme cellevægge, ved hvilken de to flader er ens, der afgrænses af skeletlinien og en linie, der forbinder de to fastgørelsessteder, som her ikke ligger i en radial 10 linie. Det angives ikke nærmere, hvor stærke krumningerne skal eller mi være, eller hvilken maksimalværdi for skeletliniens afstand fra forbindelseslinien, der er tilladelig. Sådanne cellevægge er hensigtsmæssigt med hensyn til optrasdende varmespændinger, men der er ikke taget hensyn til de af centrifugalkræfter forårsagede betydelige 15 mekaniske spændinger, der optræder i cellevæggene og ved deres befæstigel sessteder.

Endvidere kendes fra beskrivelsen til schweizisk patent nr.

458.839 en trykbølgemaskine, hvor hver cellevæg i tværsnit bøjer ud mod begge sider fra en gennem i det mindste det ene af cellevæggens 20 to fastgørelsespunkter lagt radial linie. Disse udbøjninger er her således afpassede efter hinanden, at det resulterende centrifugalkraftmoment er tilnærmelsesvis nul for det i den radiale linie liggende fastgørelsessted. Dette gælder også for begge fastgørelsesstederne, dersom de ligger i den samme radiale linie, men i si tilfælde er varme-25 spændingerne meget store. Dersom cellevæggen kun er udbøjet mod begge sider fra en gennem et af fastgørelsesstederne forløbende radial linie, er varmespænd i ngerne i cellevæggen ganske vist kun små, men de mekaniske spændinger ved det andet fastgørelsessted er store, og de på cellevæggen virkende tilbageføringskræfter er betydelige.

30 Maksimalt tilladelige værdier for udbøjningerne er ikke angivet.

Formålet med opfindelsen er at udforme de i tværsnit i det mindste dobbelt krummede cellevægge i en trykbølgemaskine på en sådan måde, at værdierne af samtlige i navet, i dækbåndet og i cellevæggene optrædende spændingsandele i udstrakt grad udlignes, og 35 der derfor ikke optræder spidsværdier.

Ifølge opfindelsen løses denne opgave ved, at centervinklen, der dannes af to gennem en cellevaegs fastgørelsessteder lagte radiale linier, maksimalt andrager 4°, og at centervinklen, der begrænser cellevæggens skeletlinie, er højst 7°, hvilke to vinklers 145164 2 toppunkt ligger i rotorens omdrej’nmgsakse.

Ved en trykbølgemaskine, der overholder disse forudsætninger, opstår som følge af temperaturbetingede udvidelsesforskelle mellem nav, dækbind og cellevægge, kun små spændinger. Herved får 5 cellevæggen en sådan krumning, at sådanne over cellevæggens højde fordelte spændinger, som forirsages af centrifugalkræfter, er tilnærmelsesvis lige store over cellevæggens højde og virker i modsat retning af hinanden, således at de udligner hinanden. Det er således udelukket, at spændingerne i cellevæggene nær det ene fastgørelses-10 sted er tilnærmelsesvis nul, medens de ved det andet fastgørelsessted opnår en maksimal værdi. Også spændingerne i navet og i dækbåndet nær fastgørelsesstederne er som i cellevæggene tilnærmelsesvis lige store.

Til grund for de anførte værdier for cellevæggenes udform-15 ning ligger undersøgelser af belastningerne i rotorens navrør, i dækbåndet og i cellevæggene, idet der foretoges systematiske undersøgelser af over hundrede mulige varianter af skeletliniens stilling og krumningsradius og forløbet af cellevægtykkelsen.

Indenfor de angivne grænser er naturligvis et stort antal 20 forskellige skeletlinier mulige, og tilsvarende varierer også de optrædende spændinger. Imidlertid vil alle former på grundlag af den angivne lære være i besiddelse af den egenskab, at spændingerne udlignes tilstrækkeligt og dermed ligger nær det opnåelige minimum.

På tegningen er vist en udførelsesform for trykbølgemaski-25 nen ifølge opfindelsen med en cellevæg 1, hvor centervinklen mellem de to radiale linier, der forløber gennem cellevæggens fastgørelsessteder 3, 4, er betegnet med a, og centervinklen, der begrænser cellevæggens skeletlinie 2, er betegnet med β. Idet radius RQ ud til cellevæggens fastgørelsessted 3 på dækbåndet er sat lig med 100%, er 30 konstruktionsværdierne for skeletlinien 2 de følgende: - skeletlinien 2 forløber radialt indad til en radius på 98%, - derpå følger en bue med en krumningsradius r^ på 9%, - derpå følger en modsat vendende bue, hvis midterpunkt ligger i en radius R2 på 84%, og hvis krumningsradius r2 andrager 25%, 35 - derpå følger igen en modsat den foregående bue vendende bue, hvis midterpunkt ligger i en radius R^ på 87%, og hvis krumningsradius r^ andrager 60%, - efter sidstnævnte bue følger et radialt forløb af skeletlinien, der alt efter denvalgte navradius R^ henholdsvis R5, strækker sig indad til en radius på mellem 60 og 50%.

3 U5164

Naturligvis er det for at opnå de gode egenskaber af cellevæggen ikke nødvendigt at overholde disse værdier helt nøjagtigt, hvorfor de kun skal anses som retningsgivende. Dersom skeletlinien vælges således, at den ligger inden for et spredebind, der på begge 5 sider af den ovenfor definerede skeletlinie har en bredde svarende til 1% af længden af radius RQ, må den stadig anses at være meget fordelagtig. Maksimalværdierne på 4% for centervinklen a og på 7% for centervinklen β overskrides ikke derved.

Dersom skillevæggene består af plademateriale, er deres 10 tykkelse naturligvis ens overalt. Støbes rotoren derimod, er der mulighed for at dimensionere cellevæggen med højere belastningsevne.

Dette sker ved, at tykkelsen af en cellevæg begyndende ved et fastgørelsessted aftager jævnt i radial retning og efter opnåelse af et minimum atter tiltager jævnt hen mod det andet fastgørelsessted. De 15 forannævnte undersøgelser har vist, at det herunder er hensigtsmæssigt, dersom tykkelsen af cellevæggen nær fastgørelsesstedet på navet er tre gange tykkere end minimalværdien og nær fastgørelsesstedet til dækbåndet er dobbelt så tyk som minimalværdien.

Claims (4)

145164

1. Gasdynamisk trykbølgemaskine, hvis rotor har i tværsnit i det mindste dobbelt krumme cellevægge, der er fastgjorte til rotorens nav og dækbånd, og hver især bøjer ud mod begge sider fra en gennem det ene af cellevæggens to fastgørelsespunkter lagt radial linie, kendetegnet ved, at centervinklen (a) mellem de to gennem midtpunkterne for en cellevægs fastgørelsessteder (3,4) lagte radiale linier er højst 4°, og at centervinklen (β), som begrænser cellevæggens (1) skeletlinie (2), er højst 7°, hvilke to vinklers toppunkt ligger i rotorens omdrejningsakse.

2. Trykbølgemaskine ifølge krav 1, kendetegnet ved, at en cellevægs (1) skeletlinie (2) begyndende ved cellevæggens fastgørelses sted (3) til dækbåndet, og med radius (Rq) fra rotorens centrum (O) ud til dækbåndet sat lig med 100%, er defineret ud fra følgende konstruktionsværdier i forhold til radius (RQ): a) skeletlinien (2) forløber radialt indad til en radius (R^) på 98%, b) derefter følger en bue med en krumningsradius (r^) på 9%, c) derpå følger en modsat vendende bue, hvis midterpunkt ligger i en radius (R2) på 84%, og hvis krumningsradius (r2) andrager 25%, d) derpå følger igen en modsat den foregående bue vendende bue, hvis midterpunkt ligger i en radius (R3) på 87%, og hvis krumningsradius (r2) andrager 60%, e) efter sidstnævnte bue følger et radialt forløb af skeletlinien, der alt efter den valgte navradius (R^ henholdsvis R^) strækker sig ind til en radius på mellem 60 og 50%, f) de angivne værdier er retningsgivende værdier, der kan variere så meget, at den faktiske skeletlinie ligger inden for et sprede-bånd, der på begge sider af den ifølge a) - e) definerede skeletlinie (2) har en bredde, svarende til 1% af længden af radius (RQ) fra rotorens omdrejningsakse til dækbåndet.

3. Trykbølgemaskine ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tværsnitstykkelsen af cellevæggen (1) er forskellig i cellevæggens radiale udstrækning, idet tykkelsen begyndende ved et af cellevæggens fastgørelsessteder (3,4) aftager jævnt og efter opnåelsen af et minimum atter tiltager jævnt hen mod det andet fastgørelsessted (4 henholdsvis 3).

4. Trykbølgemaskine ifølge krav 3, kendetegnet