DK141258B - Maskine med 1 forhold til hinanden roterende maskindele og midler til opretholdelse af minimalt spillerum mellem maskindelene. - Google Patents

Description

141258

Opfindelsen angår en maskine med i forhold til hinanden roterende maskindele og midler til opretholdelse af minimalt spillerum mellem maskindelene, hvor der i spillerummet er anbragt i det mindste ét slidbart strejfbeskyttelseslegeme.

5 Virkningsgraden af turbiner, kompressorer, trykbølgemas kiner osv. aftager ved tiltagende spillerum mellem rotor og stator. Man har derfor stedse forsøgt at holde spillerummet mellem rotoren og statoren så lille som muligt samtidig med, at beskadigelser af anlægget, forårsaget af at rotorskovlene eller celle-10 væggene strejfer statoren, skulle undgås. Spillerummets optimale størrelse fastlægges på grundlag af materialeegenskaberne, fremstillingsteknologien og størrelsen af rotoren og statoren samt på grundlag af de driftsbetingelser, maskinen underkastes. Der skal samtidig drages omsorg for, at anlægget selv i undtagelses-15 tilfælde, hvor rotoren strejfer statoren, ikke skal kunne beskadiges. Sådanne undtagelsestilfælde kan f.eks. optræde under anlæggets opstart,ved stærke vibrationer, ved ekstreme temperaturforøgelser o.s.v.

Til at holde spillerummet mellem totoren og statoren 20 så lille som muligt er det foreslået at forsyne rotorskovlenes yderste ender med en skærpet kant. Dersom skovlene strejfer statoren, bøjes eller slides de skærpede kanter ved rotorskovlenes yderste ende, således at der ikke optræder skadelige strejfkræfter.

25 Til at holde spillerummet mellem rotoren og statoren så lille som muligt er det endvidere foreslået at forsyne stator-væggenes inderside med et forholdsvis blødt lag, som afslides eller deformeres af de strejfende rotorskovle. Sådanne lag består f.eks. af grafit, af sprøjtede eller sintrede, porøse 30 nikkelkromlegeringer eller nikkel-grafitmaterialer eller af et i celler opdelt lag og betegnes som slidbare strejfbeskyttelseslag. Ved de kendte løsninger er disse strejfbeskyttelseslag ikke i besiddelse af den egenskab at kunne øge deres volumen under indflydelse af den omgivende temperatur og/eller atmosfæ-35 re.

Disse kendte forslag har derfor den ulempe, at de bløde lag eller de skærpede skovlender ved en strejfning tildeles en blivende deformering, idet de bøjes eller afslides. Dertil kommer korrosion og erosion af skovlenderne henholdsvis 141258 2 cellevægenderne og statorvæggen, således at spillerummet mellem rotor og stator ved langvarig drift stadig tiltager, og maskinens virkningsgrad aftager.

Formålet med den foreliggende opfindelse er i en mas-5 kine af den indledningsvis angivne art, selv ved langvarig drift at holde spillerummet mellem de i f orhold til hinanden roterende maskindele så lille som muligt.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at det slidbare strejfbeskyttelseslegeme består af støbejern, og spille-10 rummet mellem maskindelene indeholder et oxidationsmedium, som reagerer med støbejernets kulstof. Herved opnås, at strejfbeskyttelseslegemet, dels som følge af den oxiderende driftsatmosfære og dels som følge af driftstemperaturen, øger sit volumen, og på denne måde kompenserer for eventuelt slid, som 15 har gjort spillerummet større.

Det slidbare strejfbeskyttelseslegeme kan hensigtsmæssigt bestå af gråt støbejern, idet gråt støbejern frembyder den fordel, at det har en forholdsvis ensartet og reproducerbar irreversibel volumenforøgelsesevne, hvortil der kun kræves, 20 at driftsatmosfæren indeholder ilt. Gråt støbejern frembyder endvidere den fordel, at det nemt lader sig formgive.

Støbejernet, hvoraf det slidbare strejfbeskyttelseslegeme er fremstillet, kan indeholde dels flageformet og dels kugleformet og/eller temperkulagtigt henholdsvis modificeret 25 grafit. Flageformet grafit har i sin struktur en stor overflade, som tillader en intensiv oxidationsvirkning, hvilket er fordelagtigt i tilfælde af en forholdsvis stor henholdsvis slid- eller volumenforøgelseshastighed, medens andelene af kugleformet og/eller temperkulagtigt grafit forøger styrken og 20 sejheden.

Det slidbare strejfbeskyttelseslegeme kan være indstøbt i grundmaterialet af i det mindste den ene af de i forhold til hinanden roterende maskindele. Herved opnås en enkel og billig fremstilling.

25 Ifølge en fordelagtig udførelsesform for opfindelsen kan begge de i forhold til hinanden roterende maskindele have i spillerummet over for hinanden anbragte slidbare strejfbeskyt-telseslegemer. Ved passende udformning af optagelsesrummene U1258 3 for strejfbeskyttelseslegemerne og deres anbringelse opnås herved en nøjagtig indstillelighed af volumenforøgelseshas-tigheden.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under 5 henvisning til tegningen. På tegningen viser: fig. 1 et første udførelseseksempel på en maskine ifølge opfindelsen/ fig. 2 et andet udførelseseksempel på en maskine ifølge opfindelsen/ 10 fig. 3 tre volumenforøgelseskurver for tre arter gråt støbejern, og fig. 4 et tredie udførelseseksempel på en maskine ifølge opfindelsen.

Fig. 1 viser et delvis aksialt snit gennem en kompres-15 sor bestående af en stator 1 og en rotor 2, der langs sin omkreds er forsynet med rotorskovle 3. Statoren 1 og rotoren 2 består af et materiale med permanent volumen, f.eks. stål. For at holde afstanden 4 mellem rotorskovlene 3's ender og statoren 1 så lille som mulig er der på indersiden af statoren 1 og ud 20 for rotorskovlenes ender mekanisk fastgjort en af ringsegmenter bestående segmentring 5 af et materiale, der kan forøge sit volumen, f.eks. gråt støbejern. Dersom rotorskovlenes ender strejfer segmentringen 5, bøjes de, dersom de er forsynede med en skærpning, eller også vil ringsegmenterne 5, dersom de 25 er bløde, slides ved deres mod rotoren vendende side. Som følge dels af den oxiderende driftsatmosfære, og dels af drifts-temperaturen, øger ringsegmenterne 5 også deres volumen i retningen mod rotoraksen, hvorved det som følge af den uforudsete strejfning og korrosions- og erosionsvirkningen opståede 30 spillerum 6 reduceres. Derved elimineres den af korrosions- og erosionsbirkningen forårsagede nedbrydning samt det af uforudsete vibrationer og temperaturstigninger forårsagede slid.

Fig. 2 viser et tværsnit gennem en trykbølgemaskine med en stator 7 af støbejern med kuglegrafit og en rotor 8 af 35 en Ni-legering. Ved sådanne maskiner skal henholdsvis en afstand 9 eller et spillerum 10 mellem rotoren 8's endeflade og statoren 7 holdes så lille som muligt. Til dette formål er der i statoren 7 indstøbt en plade 12 af et materiale, der kan 141258 4 øge sit volumen, fortrinsvis blødt støbejern. Også her har pladen 12 den egenskab, at den betinget, dels af den oxiderende driftsatmosfære, og dels af driftstemperaturen, øger sit volumen i retningen mod rotoren 8.

5 I modsætning til det i fig. 2 viste udførelseseksempel kan pladen 12 f.eks. være fast forbundet med endefladen af rotoren 8, således at den øger sit volumen i rotorakseretningen mod statoren 7. I princippet kan et sådant legeme, der kan forøge sit volumen, frit anbringes enten på rotoren og/eller 10 på statoren. Da rotordelene sædvanligvis udsættes for en kraftig mekanisk belastning, må det anses at være hensigtsmæssigt kun at forsyne statordelene med sådanne legemer, der kan forøge deres volumen.

Dersom der ved eksemplerne ifølge fig. 1 og 2 ikke 15 forekommer et sådant slid, som beskrevet, og volumenforøgelsen af segmentringen 5 henholdsvis af pladen 12 er større end nedbrydningen på grund af korrosions- og erosionsvirkningen, vil henholdsvis segmentringen eller pladen langsomt slides af rotoren, således at spillerummet 6 henholdsvis 10 til sta-20 dighed forbliver minimalt. Volumenforøgelsen af tre forskellige arter gråt støbejern ved glødning ved en lufttemperatur på 650°C ses i fig. 3. Volumenforøgelsen af det grå støbejern, der er anvendt til fremstilling af pladen 12 henholdsvis segmentringen 5, i det følgende kaldet legemet, kan varieres in-25 den for vide grænser, f.eks. ved forskellig sammensætning af legemet, ved ændring af afkølingshastigheden under legemets støbning, ved en varmebehandling af legemet efter støbningen o.s.v. Desuden afhænger volumenforøgelsen af et af gråt støbejern fremstillet legeme af dets form, af dets anbringelses-30 måde, idet volumenforøgelsen reduceres, dersom det er fastgjort på et stift bæreelement, f.eks. en husdel, samt af belastningen, af driftstemperaturen og af driftsatmosfæren.

I stedet for gråt støbejern kan der til fremstilling af legemet også anvendes andre arter støbejern, f.eks. temper-35 gods, støbejern med delvis kugleformet og delvis flageformet grafit o.s.v., alt efter hvilke egenskaber, der ønskes af legemet.

Legemernes fastgørelse på statorens eller rotorens bæ- 1A1258 5 rende grundmateriale sker ved hjælp af sædvanlig forbindelsesteknik, f.eks. mekanisk -fred lodning, svejsning, indstøbning, påsintring o.s.v.

Dersom strejfkræfterne skal være særligt små, kan der 5 desuden ved begge de beskrevne udførelseseksempler på den mod rotoren vendende side af legemet 5 henholdsvis 12 påføres et strejfbeskyttelseslag af kendt art, som nemt lader sig afslide.

I det i fig. 4 viste udførelseseksempel betegner henvisningstallene samme eller askvi valente dele, som ved det i 10 fig. 2 viste eksempel. I modsætning til det i det foregående beskrevne udførelseseksempel består både det ved enden af statoren 7' anbragte afslutningsdæksel 11 og pladen 12' af det samme materiale, fortrinsvis gråt støbejern, som under indflydelse af den omgivende atmosfære og/eller den omgivende 15 temperatur kan øge sit volumen, og er endvidere fremstillet ud i ét stykke. Skilleplanet mellem afslutningsdækslet 11 og pladen 12' er antydet ved hjælp af en stregpunkteret linie. Por at eliminere en volumenforøgelse af afslutningspladen 11 kan denne f.eks. gennemløbes af køleslanger 13, der sikrer en 20 konstant lav driftstemperatur. Også ved denne udførelsesform er det muligt at anbringe slidbare strejfbeskyttelseslegemer af kendt art på den ene af endefladerne eller S2 eller på begge disse endeflader.

25