Die Erfindung betrifft eine segmentierte, kinematisch- elastische Bauweise für fluidisch beaufschlagte, thermisch und mechanisch hoch belastete Leitschaufelkonstruktionen für Vorleitapparate in Strömungsmaschinen mit einer bilateralen Kinematik, vorzugs-weise Radialmaschinen. Bauteile aus Segmenten sind aufgrund der bilateralen Bauweise und aus kinematischen Gründen geeignet, die Richtung und Richtungssinn des Lasteintrags zu adaptieren. Als Gestaltungselement in Strömungsmaschinen können Bauteile aus Segmenten eine strömungsmechanisch vorteilhafte Formänderung auszuführen. Die Segmente bestehen vorzugsweise aus Federstahlblech.
Inhaltsverzeichnis
Technische Beschreibung
Titel
Stand der Technik
Problembeschreibung
Problemlösung
Erreichbare Vorteile
Aufbau und Wirkungsweise und bauliche Ausführung
Aufbau
Wirkungsweise und bauliche Ausführung
Schutzansprüche
Zielsetzung und Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Vorstellung einer neuen, segmentierten und kinematisch-elastischen Bauweise für Leitschaufeln in Strömungsmaschinen, um eine lokale, strömungsadaptive Leistungsanpassung zu ermöglichen und den regelungstechnischen Aufwand zu minimieren.
- Entwicklung adaptiver kinematischer Segmente
- Optimierung der Leistungsanpassung im Teillastbetrieb
- Bilaterale Kinematik zur Adaption von Lasteinträgen
- Einsatz von Federstahlsegmenten in Strömungsmaschinen
- Reduktion des regelungstechnischen Kontrollaufwands
Auszug aus dem Buch
Aufbau und Wirkungsweise und bauliche Ausführung
Aufbau. Die Segmente der Erfindung nach Anspruch 1 bestehen aus Stahlblech. In Figur 1 ist ein Segment in Seitenansichten und Draufsicht schematisch dargestellt. An den Kanten besitzt das Segment Aussparungen A; sie verleihen dem Blechsegment Elastizität und Beweglichkeit um diese Kante (Segmentschulter) herum. Die Segmentschultern stellen stoffschlüssige federnde Lagerungen dar. An den Wangen besitzt das Segment Sicken S; sie verleihen dem Segment Steifigkeit in diesem Bereich. Der Rücken des Segments weist bilaterale Schlitze und eine zentrale Bohrung auf.
Die Segmente sind rapportfähig. Die Enden des Blechsegments bilden Blechzungen Z aus, die beim Fügen zweier Segmente dadurch eine Positionierung leisten, dass sie in die Schlitze im Rücken des benachbarten Segments passen. Die Aussparungen vor und zwischen den Zungen bilden Schneiden aus. Rücken des einen und Schneiden des benachbarten Segments stellen zwei sehr leichtgängig- gelenkige Lager (Schneidenlager Sch ) in bilateraler Anordnung dar. Die Blechfahnen, die zu den Schneidenlagern führen, besitzen ebenfalls Sicken zur mechanischen Aussteifung (schematisch dargestellt in Figur 1).
Durch die zentrale Bohrung der Segmente wird ein flexibler Draht gesteckt, der vorgespannt wird und in der Gesamtkonstruktion ein Zugankersystem ausbildet.
Zusammenfassung der Kapitel
Technische Beschreibung: Einführung in die patentierte Vorrichtung zur Verbesserung von Strömungsmaschinen mittels spezieller Segmentkonstruktionen.
Titel: Präzise Benennung des Gegenstandes der technischen Innovation für den Bereich der Strömungsmaschinen.
Stand der Technik: Erläuterung der aktuellen Mechanismen zur kollektiven Blattverstellung und deren Limitationen bei instationären Strömungszuständen.
Problembeschreibung: Darlegung der Schwierigkeiten bei der Reaktion auf lokale, instationäre fluidmechanische Effekte innerhalb von Vorleitapparaten.
Problemlösung: Vorstellung eines neuen Konstruktionsprinzips durch segmentierte, kinematisch-elastische Bauteile.
Erreichbare Vorteile: Beschreibung der lokalen Form-Adaption und der Möglichkeiten zur Vereinfachung der Regelungstechnik.
Aufbau und Wirkungsweise und bauliche Ausführung: Detaillierte Erläuterung der geometrischen Gestaltung der Segmente und deren Zusammenfügung zu einer funktionierenden Kinematik.
Schutzansprüche: Auflistung der rechtlich geschützten Merkmale der Erfindung, die den Schutzbereich des Gebrauchsmusters definieren.
Schlüsselwörter
Bionik, Strömungsmaschine, Statorschaufel, Vorleitapparat, kinematische Segmente, bilaterale Kinematik, Leistungsanpassung, Federstahl, Zugankersystem, strömungsadaptiv, Teillastbetrieb, Mehrgelenk-Getriebekinematik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschreibt eine patentierte Neuentwicklung für Strömungsmaschinen, die durch eine segmentierte, elastische Bauweise der Leitschaufeln eine bessere Anpassung an Strömungsverhältnisse ermöglicht.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Die Schwerpunkte liegen auf der Bionik, der Strömungsmechanik, der Konstruktionslehre für Maschinenbauteile sowie der Optimierung von Vorleitapparaten.
Was ist das primäre Ziel der beschriebenen Erfindung?
Das Ziel ist eine rasche, lokale Leistungsanpassung der Strömungsmaschine, insbesondere im Teillastbetrieb, um die Effizienz zu steigern und auf instationäre Strömungseffekte zu reagieren.
Welche wissenschaftliche bzw. technische Methode wird verwendet?
Es wird eine bilaterale Mehrgelenk-Getriebekinematik eingesetzt, die durch elastische Federstahlsegmente eine nichtkonventionelle Körperbewegung bei Lasteintrag ermöglicht.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit der detaillierten Beschreibung des technischen Aufbaus der Segmente, deren Funktionsweise durch Sicken und Aussparungen sowie deren Zusammenwirken im Segmentsystem.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind Bionik, Strömungsmaschine, Statorschaufel, kinematische Segmente, adaptive Kinematik und strömungsadaptive Leistungsanpassung.
Welche Rolle spielen die "Schneidenlager" für die Kinematik?
Die Schneidenlager ermöglichen die notwendige Beweglichkeit zwischen den einzelnen Segmenten, um die Kette als trapezförmige Mehrgelenk-Getriebekinematik fungieren zu lassen.
Warum wird für die Segmente vorzugsweise Federstahlblech verwendet?
Federstahl bietet die notwendige Kombination aus mechanischer Festigkeit für hohe Belastungen und der erforderlichen Elastizität, um die gewünschte Formänderung des Bauteils zu ermöglichen.
- Citar trabajo
- Dipl.-Ing. Michael Dienst (Autor), 2012, Transactions in Bionic Patents - Adaptive kinematische Segmente für bewegliche Statorschaufeln von Vorleitapparaten in Strömungsmaschinen, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/204928
