DE1728083B2

DE1728083B2 - Gasdynamische Druckwellenmaschine

Info

Publication number: DE1728083B2
Application number: DE1728083A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. Wettingen Wunsch (Schweiz)
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1968-06-20
Filing date: 1968-08-22
Publication date: 1973-10-11
Also published as: US3591313A; DE1728083C3; FR2011281A6; GB1212666A; DE1728083A1

Description

gierung bestehen, die folgende Eigenschaften auf- Hier setzt nun die vorliegende Erfindung ein. Zur

weist: 60 Vermeidung der großen und vor allem variablen

1. Im Temperaturbereich zwischen 0° C und Wärmedehnungsunterschiede werden Läufer und Ge-350° C liegt der Wärmeausdehnungskoeffizient häusemittelteil aus einer Eisenlegierung mit sehr kleiunter 8 · 10~^e mm/mm° C. nem mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten her-

_ _ _x1. . . . .. .. . . , _,„, , _„ , Bestellt. Er soll im Temperaturbereich zwischenO

2. Der Nickelanteil hegt zwischen 36o/„ und 54«/o. _6s ^ _{35QO Q} ^ ₈ . ₁₀-„ _mm/mmo _{c liegen}. _Es

3. Innerhalb der durch 1. und 2. gegebenen Gruppe kommen dafür vor allem die handelsüblichen Nikhat die Legierung einen kleinen mittleren kel-Eisen-Legierungen mit kontrolliertem Ausdeh-Wärmeausdehnungskoeffizient. nungsverhalten in Betracht, die zwischen 36 und

54% Nickel enthalten. Auch die bekannten Nickel-Kobalt-Eisen-Legierungen sind bezüglich Wärmeausdehnungsverhalten dafür geeignet.

Die niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten der genannten Legierungen treten jedoch nur in einem beschränkten Temperaturbereich auf, der um so größer ist, je höher der Nickelgehalt ist Über einer kritischen Temperatur steigen die Dehnungswerte sehr stark an, etwa auf den Wert des Kohlenstoffstahls.

Trotzdem können diese Werkstoffe mit Vorteil für Druckwellenm&'schinen angewendet werden, da wegen der abwechselnden Beaufschlagung des Läufers durch heiße und kalte Gase dessen mittlere Temperatür viel tiefer liegt als die Temperatur der heißen Gase. Besonders beim Anfahren durchläuft er die tiefen Temperaturbereiche, es kann also gerade dabei voller Nutzen aus den Legierungen mit kleinem Wärmedehnungskoeffizienten gezogen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ρ , Wegen der nur kleinen Längenänderungen des ratentansprucn: Läufers und des Gehäusemittelteils verringert sich Gasdynamische Druckwellenmaschine, bei der die Änderung der Spaltbreite zwischen dem Läufer sich der aus mindestens Welle, Nabe, Zellenwän- und dem Gasgehäuse. Der Spalt kann daher von den und Deckband bestehende Läufer in einem 5 vornherein kleiner gewählt werden und ist somit feststehenden, aus Mittelteil und Seitenteilen zu- auch im stationären Betriebszustand verhältnismäßig sammengesetzten Gehäuse bewegt, dadurch klein. Die Leckverluste werden kleiner, und der Wirgekennzeichnet, daß zur Einhaltung des kungsgrad steigt an. Bei der Verwendung der Druck-Axialspiels zwischen dem Läufer (1) und den Sei- wellenmaschine zur Aufladung von Dieselmotoren ist tenteilen (2 bzw. 3) des Gehäuses der Läufer (1) io es möglich, den Betriebsbereich des Motors erheblich und der Gehäusemittelteil (4) aus einer Eisenle- zu erweitern, da wegen der geringeren Leckverluste gierung bestehen, die folgende Eigenschaften auf- das erreichbare Verdichtungsdruckverhältnis der weist: Luft, besonders im tieferen Drehzahlbereich, be-

1. Im Temperaturbereich zwischen O⁰C und trifchtfch erhöht wird, was bis zu 10·/. ausmachen

350° C liegt der Wärmeausdehnungskoeffi- *^{5 kam}}· „__. , . , „ . . ... ·

zient unter 8 - 10-· mm/mm° C. ?^ie Erfindung wird an Hand der zugehongen

Zeichnung naher erläutert, die in einem Axialschmtt

2. Der Nickelanteil liegt zwischen 36% und schematisch den üblichen Aufbau einer Druckwel-54°/o. lenmaschine zeigt, wie sie beispielsweise zur Aufla-

3. Innerhalb der durch 1. und 2. gegebenen ^a° dung von Dieselmotoren Verwendung findet.
Gruppe hat die Legierung einen kleinen De^r Läufer 1 dreht sich im Stator, der aus dem mittleren Wärmeausdehnungskoeffizient. Luftgehäuse 2, dem Gasgehäuse 3 und dem Gehäusemittelteil 4 besteht. Er ist im Luftgehäuse 2 fliegend

gelagert. Das energiereiche Gas tritt bei 5 in das Gas-

25 gehäuse 3 ein, gibt im Läufer 1 einen Teil seiner

Die Erfindung betrifft eine gasdynamische Druck- Energie an die Luft ab und tritt bei 6 wieder aus.
wellenmaschine, bei der sich der aus mindestens Die Luft tritt bei 7 in das Luftgehäuse 2 ein, wird

Welle, Nabe, Zellenwänden und Deckband beste- im Läufer 1 verdichtet und tritt (in der Zeichnung hende Läufer in einem feststehenden, aus Mittelteil nicht dargestellt) senkrecht zur Zeichenebene aus und Seitenteilen zusammengesetzten Gehäuse be- 30 dem Luftgehäuse wieder aus. Dabei ist es unvermeidwegt. Hch, daß Leckage — Gas oder Luft — durch die

Für das einwandfreie Funktionieren einer gasdy- Spalte zwischen den Läuferstirnseiten und den Seinamischen Druckwellenmaschine und zur Erreichung tenteilen des Gehäuses strömt.

eines guten Wirkungsgrades ist es erforderlich, die Der Spalt α zwischen Läufer 1 und Luftgehäuse 2

Leckageverluste an den Stirnseiten des Läufers auf 35 kann sehr klein gehalten sein, da das Axiallager 8 ein Minimum zu beschränken, d. h. ein sehr kleines nahe dem Läufer liegt und auftretende Dehnungs-Axialspiel zwischen dem Läufer und den Seitenteilen differenzen unbedeutend sind. Wesentlich schwierides Gehäuses einzuhalten. Zur Erreichung dieses ger ist es auf der Gasseite, wo sich die Dehnungen Zieles wurde bereits vorgeschlagen (deutsche Patent- der heißen Zellenwände voll auswirken. Der Spalt b schrift 1 428 029), die Wärmedehnungen des Läufers 40 wird bestimmt durch die Dehnungsdifferenz zwi- und des Gehäusemittelteils nach innen aufzunehmen, sehen dem Läufer 1 und dem Gehäusemittelteil 4. indem der Läufer geteilt wird, so daß sich die Zellen- Wenn beim Anfahren der Druckwellenmaschine das wände axial gegeneinander verschieben können, und heiße Gas die Zellen durchströmt, dehnt sich der in den Mittelteil ein wellenförmiges Kompensations- Läufer entsprechend der Temperatur und dem Wärstück eingesetzt wird. Diese Ausführungen sind aber 45 meausdehnungskoeffizienten seines Werkstoffes gekonstruktiv kompliziert und daher teuer, auch kön- gen das Gasgehäuse 3 aus. Der Spalt b wird kleiner, nen festigkeitsmäßig verschiedene Probleme auftre- weil der Gehäusemittelteil 4 nicht so rasch folgen ten. kann, wird er doch hauptsächlich durch die Leckage

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei erwärmt. Nach einer gewissen Zeit erreicht der einer gasdynamischen Druckwellenmaschine durch 50 Spalt b seinen kleinsten Wert, der für das einzusteleinfache Mittel das Axialspiel zwischen dem Läufer lende Montagespiel der kalten Maschine maßgebend und den Seitenteilen des Gehäuses sowohl im kalten ist, denn der Läufer darf unter keinen Umständen als auch im Betriebszustand möglichst klein zu hai- und in keinem Betriebsfall am Gehäuse anstreifen, ten. Leider bleibt der Spalt b nicht auf dem kleinsten

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 55 Wert, sondern er nimmt wieder zu, denn der Gehäulöst, daß zur Einhaltung des Axialspiels zwischen semittelteil wärmt sich weiter auf, so daß der Spalt dem Läufer und den Seitenteilen des Gehäuses der sogar größer werden kann, als er im kalten Zustand Läufer und der Gehäusemittelteil aus einer Eisenle- der Maschine war.