137368. lajstromszámú szabadalom • Eljárás lapátkoszorús forgó gépeknek váltakozó átáramlási irányban való üzembentartására s az eljárás kivitelére való forgó gép
2 137.368 zölhető, melynek belső felületén a lapátok forgatókarjainak beakasztására lapátkoszorúnként egyegy kerületi irányú horony van. A találmány lényegének és további részleteinek megértésére valók a csatolt rajz 1—9. ábrái, melyek egyszerűség kedvéért példaképpeni kivitelekben és alkalmazásokban axiális átáramlású, elállítható álló lapátkoszorús gépekre, éspedig az 1—5. ábrákat tartalmazó ábracsoportban szorosabban egy váltakozva kompresszorként és turbinaként működtethető gépre vonatkoznak. Ez ábracsoport ábrái közül az 1. ábra, a hozzátartozó 2. ábrabeli sebességdiagrammal együtt, az álló lapátok beállítását mutatja a gépnek kompresszorként való működése esetén, míg a 3. illetőleg 4. ábra ugyanezen ábrák alakulása a gépnek turbinaként való működése esetén, az 5. ábrán pedig az álló lapátoknak egy közbenső (átáramlást lezáró) beállítása látható. A 6—7. és 8—9. ábrákon, a két átáramlási irányhoz tartozó beállításban, mindkét átáramlási irányban csak turbinaként, illetőleg csak kompresszorként dolgozó gép lapátkoszorúi vannak feltüntetve. Minthogy az e két utóbbi csoportbeli ábrák szerinti működési esetekben a lapátbeállítási és átáramlási viszonyok, eléggé egyszerűen és egységesen áttekinthetők, a következőkben első sorban és behatóbban az 1—5. ábrák szerinti kettős működésű gép működésmódját tesszük vizsgálat tárgyává. E gép az elállítható lapátok elforgatásának megfelelő mértéke esetén a munkaközeget az egyik végnyílásánál beszívja s a ca ' átáramlási irányban a másik végnyílása felé továbbítva fokozatosan sűríti, ekkor tehát forgó kompresszor gyanánt működik. A lapátok más megfelelő elállítása esetén viszont, ha az átáramlás a gép forgásirányának megtartása mellett az előbbivel ellentétes ca " irányban történik, a munkaközeg a lapátbeállítás folytán átáramlás közben fokozatosan leexpandál, úgy, hogy a gép ekkor turbinaként működik. Minthogy kompresszorként való működés esetén a gép kiáramlási oldala ugyanaz, mint turbinaként való működés esetén az ellenkezőre változott átáramlási irány következtében a gép beáramlási oldala, ezen az oldalon pedig a gáznemű munkaközeg sűrűsége mindegyik esetben nagyobb, mint a másik oldalon, célszerű a gép munkaterének különböző nagyságú átáramlási végkeresztmetszeteket adni, melyek közül a kisebbik végkeresztmetszet kompresszorként való működés esetén a kiáramlási, turbinaként való működés esetén pedig a beáramlási keresztmetszet. Az 1., 3. és 5. ábrákon példaképpen repülőgépszárnyprofilokhoz hasonló keresztmetszetű 1 álló lapátok láthatók, melyek egyik — éspedig a mindenkori beáramlási oldal felé forduló — élükön le vannak gömbölyítve. Ez a lapátkeresztmetszet forgó kompresszoroknál és gázturbináknál a jó hatásfok szempontjából aerodinamikai okokból különösen előnyös. Tekintve, hogy a találmány esetében — az ábrázolástól eltérően — a forgó lapátkoszorúkban is alkalmazhatók ily keresztmetszetű (a felvett példaképpeni kivitelben nem elállítható) lapátok, a találmány szempontjából még azért is jelentős repülőgép-szárnyprofilú lapátkeresztmetszetek alkalmazása, minthogy kompresszorként és turbinaként való működés esetén a forgórészhez képest változatlan helyzetben maradó forgó lapátokat a munkaközeg különböző oldalaikon — egyszer a mellső, másszor a hátoldalukon — csapja meg. Ez esetben ugyanis az ily lapátkeresztmetszetek csekély íveltsége folytán lehetővé válik, hogy a lapátok hátoldala is dolgozó (nyomott) lapátfelületként legyen használható, amely azonban a neki megfelelő átáramlási irányban a másik irányból megcsapott, helyesen (homorúan) alakított mellső lapátoldalnál természetesen rosszabb hatásfokkal dolgozik. E hatásfokbeli különbség mérséklésére illetőleg kiegyenlítésére ajánlatos a nem állítható lapátoknak minél kisebb — határesetként 0 — íveltségű keresztmetszetet adni. E lapátok (a felvett példában az u sebességgel forgó 2 forgólapátok) célszerű határesetként tehát síklapúak, s emellett sík oldallapjukat tekintve közel vagy pontosan tengelyirányban vannak beállítva, hogy ezáltal az átáramlás irányához képest mindkét lapátoldal azonos és hatását tekintve egyenlő értékű helyzetben lehessen. Az 1. ábra szerinti példaképpeni lapátbeállítás esetében a munkaközeg a kompresszorként való működésnek megfelelően c,' sebességgel lép be valamelyik álló (vezető) lapátkoszorúba, s ezt kissé a gép meridiánsíkiában (a gép forgástengelyén átmenő 5 síkban) fekvő ca ' átáramlási irány felé terelődve c2 ' sebességgel hagyja el. E c 2 ' sebességből a 2 forgó lapátkoszorú számára az u kerületi sebesség vektorális hozzáadásával a 2. ábra szerint v-t' viszonylagos belépősebesség adódik; a munkaközegáram e sebességgel bizonyos ß' beáramlási szög alatt érkezik a 2 lapátok ábra szerinti felső oldalához, s erről a sík lapátfelület mentén vezetve va' viszonylagos sebességgel áramlik le a következő álló lapátkoszorúhoz, melybe a v2' és u sebességek vektorális összegeződése folytán Cj' sebességgel lép be. Megjegyzendő, hogy ez átáramlási folyamat arra a magyarázó célú ideális esetre vonatkozik, mikor az áramlás a sík lapátfelületről nem válik le; leválás esetén a va' sebesség iránya és nagysága, valamint a ß' szög értéke, tehát a sebességdiagram alakja is módosul. Kompresszorként való működés esetén a változtatható beállítású álló lapátok beállítására az 1. ábrából látható módon még az is jellemző, hogy a forgó forgásirányában nézve az álló lapátok nyomott (mellső) oldalát, a munkaközeg ca ' átáramlási irányában nézve pedig ezek szívott (hátsó) oldalát látjuk. Turbinaként való működés esetén viszont, amikor az álló lapátok keresztmetszetének legömbölyített vége a 3. ábra szerint az ellenkezőre változott új ca " átáramlási irány felé van fordítva, e lapátok átfordítását a változatlan forgásirányra való tekintettel úgy kell végezni, hogy a forgó kerületi sebességének irányában nézve az álló lapátok szívott (hátsó) oldalát, a ca " átáramlási irányban nézve pedig ezek nyomott (mellső) oldalát lássuk. Az 1. ábra szerinti állásból a 3. ábra szerinti állásba való átállításnál tehát a lapátelforgatás a 3 nyílirányban, a 3. ábra szerinti állásból az 1. ábra szerinti állásba» való visszatérésnél viszont a 4 nyílirányban, éspedig,
