182853. lajstromszámú szabadalom • Többáramú gázdinamikus nyomáshullám-turbókompresszor
1 2 182 853 fámára megfelelő csatornák és zsebek vannak a 22 levegőház peremoldalán (lásd az 1. ábrát) is kiképezve. A nagynyomású gáz betáplálócsatomái és a zsebek sugárirányban osztófalakkal vannak elválasztva, 5 amelyek egyikét 9, ill. 35 hivatkozási számokkal jelöltük. Ily módon a gáznemű munkaközegeknek már a 2 rotor két áramába történő belépésük előtti szétválasztása és vezetése biztosított. A 2. ábrán látható, hogy a 19 és 21 csatornák, valamint 20 zse- 10 bek rotorkerületre keresztirányú élei egyenesvonalúak és sugárirányúak. Amennyiben a 2 rotor 15, 16 cellafalai a 3. ábrán feltüntetett kiviteii alak esetében látható módon ugyancsak egyenesvonalúak és sugárirányúak, akkor a'rotor belső és külső áramának 15 cellacsatomái a levegő- és gázház helytálló csatornáival fedésbe kerülésükkor hirtelen válnak szabaddá, és a szabad, összenyitott csatorna-keresztmetszet meredeken növekszik. A hirtelen keresztmetszet-növekedés a gáz, ill. levegő lökésszerű be- 20 áramlását eredményezi, ami szubjektív megítélés szempontjából kedvezőtlen zajt kelt, minthogy a nyomásváltozás jelleggörbéje következtében olyan frekvenciatartományba eső összetevők keletkeznek, amelyek megszüntetésére vagy legalábbis csiliapí- 25 tására törekszünk. Kísérletek tanúsága szerint a fentebb ismertetett forrásból származó zajártalom azzal csökkenthető, hogy a kerületi irányra keresztirányú levegő- és gázbetápláló, valamint kilépőcsatorna-éleket nem sugár- 30 irányban, hanem a 4. és 5. ábrán feltüntetett módon egy szelő mentén haladva, ill. lényegében sugárirányban fekvő hullámvonalakban képezzük ki. A 4. ábra szerint egy alacsony nyomású gázcsatoma vagy alacsony nyomású levegőcsatorna 23 35 vezérlőélét olyan egyenes mentén alakítottuk ki, amely lényegében a burkolóköpeny körének a 24 sugár irányával 25 szöget bezáró szelője. Ezen egyenes felfogható a rotortengelybe eső középpontú 26 segédkor érintőjeként is. A vezérlőéi természetszerű- 40 leg a 24 sugárral ellenkező értelemben szöget bezáró módon is kialakítható lenne. A vezérlőélek fenti ferde kialakítása révén elkerülhető a lökésszerű levegő-, ill. gázbeáramlás, minthogy az áramló-keresztmetszet fokozatosan nyílva 45 válik szabaddá, s így az ezzel összefüggő zaj csökkent mértékű lesz. A rotor forgásirányában nézve hátsó, második 27 vezérlőéi ugyancsak a sugárhoz képest ferdén van az érintett helyen kiképezve, miáltal a gáz, ill. levegő 50 rotorcellákba áramlása nem hirtelen, ütésszerűen, hanem a már ecsetelt módon fokozatos fojtással szűnik meg, ami ugyancsak hozzájárul a zajcsökkenéshez A vezérlőélek másik lehetséges formai kialakítá- 55 sát, amelynek célját részben ugyancsak az képezi, hogy az áramlási keresztmetszet fokozatos nyitása és zárása révén zajcsökkentő hatás lépjen fel, az 5. ábrán tüntettük fel. Ez esetben pl. egy nagynyomású csatornáról van szó, amelynél a 28, 29 60 vezérlőélek hullámvonal alakúak. A nyitó 28 vezérlőéi a nyitófolyamat kezdeti fázisában a 4. ábra szerinti megoldáshoz képest nagyobb mértékű átáramlási keresztmetszet-növekedést eredményez. A fentieken túlmenően a vezérlőélek ez utóbbi 65 formai kiképzése akusztikai szempontból azonos hatású, mint a cellák korábban ismertetett egymáshoz képest fáziseltolt elrendezése. A hullámvonalú vezérlőélek következtében ugyanis minden cella feltöltése két, egymástól fél osztásnyival eltolt lépésben történik, és érvényesül a már fentebb leírt zajcsökkentő interferenciahatás. Az 5. ábrán csupán részlegesen feltüntetett rotor a többi ismertetett rotorral ellentétben körhenger alakú közbenső csőelemmel van kialakítva. Ennek következtében nem rendelkezik a cik-cakk alakú és hullámvonal alakú közbenső csőelernű rotorok alábbiakban ismertetésre kerülő szilárdsági előnyeivel, noha akusztikai szempontból azokkal egyenértékű. A közbenső 12 csöelem 3. ábra kapcsán leírt cikcakk alakú kialakítása a szokványos körgyűrű keresztmetszetű hengeres közbenső csőszakaszkiképzésekkel szemben szilárdsági előnyökkel jár. Ez utóbbiak esetéber, az üzemi terhelés hatására jelentős hajlítófeszültségek ébrednek, amelyek húzófeszültség-csúcsértékei helyenként a rotoranyag folyáshatárát is elérik, amely határ a magas üzemi hőmérséklet miatt viszonylag alacsony. A 6. ábra szerinti közbenső 30 csőelem cik-cakk alakú, ill. a 7. ábra szerinti 31 csőelem hullámvonal alakú kiképzésével maximális üzemi terhelés esetén is nyomatékmentes feszültségi állapot érhető el a 32, ill. 33 cellafal csőelemjbe torkolló tartományainak közvetlen közelében. Emellett a közbenső 30 csőelem és a 32 cellafal középvonalai 34 metszéspontjának az üzemi terhelések hatására beálló eltolódása és ezzel a burkolóköpeny tágulása is csökkent mértékű lesz. Ez utóbbi tehát tehermentesítődik, míg a cső alakú agyrész tokozott mértékben vonódik be a teherviselésbe. Eredő hatásként egyenletesebb feszültségelosztás és ezzel jobb anyagkihasználás következik be, ami kisebb falvastagságok alkalmazhatóságához vezet. Ebből adódnak további előnyök, mint a kisebb tömegtehetetlenségi nyomaték, csökkent gyorsítási teljesítményszükséglet és könnyebb, ezzel olcsóbb rotorhajtó elemek alkalmazásának lehetősége. Minthogy a több áramra felosztás következtében a cellafalak szabad hosszúsága is csökken, a szomszédos cellákban uralkodó gáznyomások különbségeiből származó váltakozó falierhelés is csekélyebb, így a falvastagság ezen okból is kisebbre választható. A cellafalak a burkolóköpenybe, közbenső csőelem(ek)be és agyrészbe történő betorkollási, csatlakozási helyeken alkalmazott megvastagításai következtében az e helyeken fellépő, befogónyomatékok által ébresztett igénybevételek is nagymértékben csökkennek. A 8. ábrán feltüntetett példaképpeni rotornál a két áramot ugyancsak egy cikk-cakk alakú közbenső csőelem választja el egymástól. Mindegyik áramban a cellák egyenletesebb és fiziológiailag jobban elviselhető zajspektrum elérése érdekében önmagában ismert módon (lásd a 47Ü 588 sz. svájci BBC szabadalmi leírást) különböző, eltérő szélességűre vannak kiképezve. Meghatározott, számítható séma szerint váltakoznak keskenyebb és szélesebb cellák csoportjai. Az egyik áram cellafalai a másik áram cellafalaihoz képest itt is legalább közelítőleg fél cellaosztásnyival eltoltan vannak kialakítva a már ismer-3
