DE102008031781B4 - Blade grille for a turbomachine and turbomachine with such a blade grille - Google Patents
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Abstract
Schaufelgitter für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Dampfturbine, mit einer Mehrzahl von profilierten Schaufeln, insbesondere profilierten Laufschaufeln (1), mit einer Saugseite (SS), einer Druckseite (DS), einer Skelettlinie (Sk) und einer Sehnenlänge (s) zwischen einer Schaufelvorderkante und einer Schaufelhinterkante, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugseite (SS) im Querschnitt eine maximale Höhe (fss) aufweist, deren Quotient (fss / s) mit der Sehnenlänge (s) in einem Bereich zwischen 0,52 und 0,56, insbesondere zwischen 0,53 und 0,55 liegt, und/oder dass die Druckseite (DS) im Querschnitt eine maximale Höhe (f) aufweist, deren Quotient (f/ s) mit der Sehnenlänge (s) in einem Bereich zwischen 0,18 und 0,22, insbesondere zwischen 0,19 und 0,21 liegt, und/oder dass die Skelettlinie (Sk) im Querschnitt eine maximale Höhe (f) aufweist, deren Quotient (fsk / s) mit der Sehnenlänge (s) in einem Bereich zwischen 0,35 und 0,39, insbesondere zwischen 0,36 und 0,38 liegt.Blade grille for a turbomachine, in particular a steam turbine, with a plurality of profiled blades, in particular profiled rotor blades (1), with a suction side (SS), a pressure side (DS), a skeleton line (Sk) and a chord length (s) between a blade front edge and a blade trailing edge, characterized in that the suction side (SS) has a maximum height (fss) in cross section, the quotient (fss / s) with the chord length (s) in a range between 0.52 and 0.56, in particular between 0.53 and 0.55, and / or that the pressure side (DS) has a maximum height (f) in cross-section, the quotient (f / s) with the chord length (s) in a range between 0.18 and 0 , 22, in particular between 0.19 and 0.21, and / or that the cross section of the skeleton line (Sk) has a maximum height (f) whose quotient (fsk / s) with the chord length (s) is in a range between 0.35 and 0.39, in particular between 0.36 and 0.38.
Description
Die Erfindung betrifft ein Schaufelgitter für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Dampfturbine, mit einer Mehrzahl von profilierten Schaufeln, insbesondere profilierten Laufschaufeln, mit einer Saugseite, einer Druckseite, einer Skelettlinie, einer Schaufelvorderkante und einer Schaufelhinterkante, sowie eine Strömungsmaschine mit einem solchen Schaufelgitter.The invention relates to a blade grille for a turbomachine, in particular a steam turbine, with a plurality of profiled blades, in particular profiled rotor blades, with a suction side, a pressure side, a skeleton line, a blade leading edge and a blade trailing edge, and a turbomachine with such a blade grille.
In Strömungsmaschinen, beispielsweise Dampfturbinen, wird, insbesondere kompressibles, Fluid wie beispielsweise Dampf durch ein oder mehrere Schaufelgitter umgelenkt und übt dabei Kräfte auf das Schaufelgitter aus. Ist dieses beweglich, treiben das Fluid dieses Laufschaufelgitter an und verrichtet dabei Arbeit. Zur Umlenkung des Fluids, insbesondere auf stromabwärtige Laufschaufeln, können auch feststehende sogenannte Leitschaufelgitter vorgesehen sein.In turbomachines, for example steam turbines, in particular compressible, fluid such as steam is deflected through one or more vane grilles and exerts forces on the vane grille. If this is movable, the fluid drives this blade grille and does work in the process. Fixed so-called guide vane grids can also be provided for deflecting the fluid, in particular onto downstream rotor blades.
Bei heutigen Schaufelgittern, insbesondere bei Laufschaufeln von Dampfturbinen, erfolgt in dem Strömungskanal, der zwischen einer Druckseite einer Schaufel und einer Saugseite einer in Umfangsrichtung benachbarten Schaufel definiert ist, eine signifikante Beschleunigung des Fluids, dessen statischer Druck dementsprechend hinter dem umlenkenden Schaufelgitter deutlich geringer ist, so dass das Fluid im Strömungskanal expandiert wird.In today's blade grids, in particular in the case of rotor blades of steam turbines, a significant acceleration of the fluid takes place in the flow channel, which is defined between a pressure side of a blade and a suction side of a blade adjacent in the circumferential direction, the static pressure of which is correspondingly significantly lower behind the deflecting blade blade, so that the fluid in the flow channel is expanded.
Nach internem Kenntnisstand der Anmelderin sind die derzeit eingesetzten Staffelungswinkel, i. e. die Winkel, die Tangenten an Schaufelvorder- und - hinterkante mit der Umfangsrichtung einschließen, liegen in einem Bereich zwischen 64° und 72°. Dabei werden Sehnenlängen zwischen Schaufelvorder- und - hinterkante bis zu 63 mm sowie Teilungsverhältnisse, i. e. Quotienten eines Abstandes in Umfangsrichtung zwischen achsparalleler Tangenten an Saugseiten benachbarter Schaufeln zu der Sehnenlänge in einem Bereich zwischen 0,85 und 1,1 erreicht. Hierfür optimale Anströmwinkel einer Anströmung der Schaufelvorderkante zu der Umfangsrichtung liegen je nach Einsatzbereich zwischen 37° und 47°, während Abströmwinkel von der Schaufelhinterkante in einem Bereich zwischen 21° und 29° liegen, sich also von den Anströmwinkel signifikant unterscheiden.According to the applicant's internal knowledge, the currently used graduation angles, i. e. the angles, which include tangents at the front and rear edge of the blade with the circumferential direction, lie in a range between 64 ° and 72 °. The chord lengths between the front and rear edge of the blade are up to 63 mm and the division ratios, i. e. Quotients of a distance in the circumferential direction between axially parallel tangents on suction sides of adjacent blades to the chord length in a range between 0.85 and 1.1 are reached. For this purpose, optimal inflow angles of an inflow of the leading edge of the blade to the circumferential direction lie between 37 ° and 47 °, depending on the area of use, while outflow angles from the trailing edge of the blade lie in a range between 21 ° and 29 °, that is to say differ significantly from the inflow angle.
Bezüglich speziell profilierter Schaufelgitter wird auf die
Solche bekannten Schaufelgitter sind suboptimal.Such known blade grids are suboptimal.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaufelgitter für eine Strömungsmaschine zu verbessern.The object of the present invention is to improve a vane grille for a turbomachine.
Diese Aufgabe wird durch ein Schaufelgitter mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 5 bzw. 6 gelöst. Anspruch 10 stellt eine Strömungsmaschine mit einem solchen Schaufelgitter unter Schutz, die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.This object is achieved by a vane grille with the features of
Ein Schaufelgitter für eine Strömungsmaschine, beispielsweise eine Dampf- oder Gasturbine, ein Kompressor oder dergleichen, weist eine Mehrzahl von profilierten Schaufeln mit einer Saugseite, einer Druckseite, einer Skelettlinie und einer Sehnenlänge auf, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind.A blade grille for a turbomachine, for example a steam or gas turbine, a compressor or the like, has a plurality of profiled blades with a suction side, a pressure side, a skeleton line and a chord length, which are arranged next to one another in the circumferential direction.
Richtungsangaben wie „Umfangsrichtung“, „radiale“ und „axiale“ Richtung beziehen sich dabei in fachüblicher Weise auf einen Rotor einer Strömungsmaschine. Als Skelettlinie oder auch (Profil-)Mittellinie bzw. Wölbungslinie wird in gebräuchlicher Weise die, vorzugsweise in axialer und/oder radialer Richtung gekrümmte, Linie bezeichnet, die von Saug- und Druckseite den gleichen Abstand aufweist, i. e. im Querschnitt genau zwischen der Druck- und Saugseite liegt. Die Profilkontur der Schaufel ist also um seine Skelettlinie symmetrisch. Mit anderen Worten ist die Skelettlinie die Verbindungslinie der in ein Profil einbeschriebenen Kreismittelpunkte. Saug- bzw. Druckseite sind durch die beiden in Umfangsrichtung beabstandeten Außenflächen eines Laufschaufelquerschnittes definiert, der normal zur radialen Richtung liegt.Directional information such as "circumferential direction", "radial" and "axial" direction relate to a rotor of a turbomachine in the usual way. The skeleton line or (profile) center line or curvature line is commonly used to refer to the line, preferably curved in the axial and / or radial direction, which has the same distance from the suction and pressure side, i. e. in cross section lies exactly between the pressure and suction side. The profile contour of the blade is therefore symmetrical about its skeleton line. In other words, the skeleton line is the connecting line of the circle center points inscribed in a profile. The suction or pressure side is defined by the two outer surfaces of a rotor blade cross-section which are spaced apart in the circumferential direction and are normal to the radial direction.
Das Schaufelgitter kann beispielsweise als Laufschaufelgitter eine Stufe einer Dampfturbine bilden. In diesem Fall sind Saug- und Druckseite bevorzugt konvex in Drehrichtung des Turbinenrotors gekrümmt, wobei die Saugseite in Drehrichtung vor der Druckseite liegt, so dass das die Turbine durchströmende Fluid das Schaufelgitter und somit den Turbinenrotor, der dieses trägt, in Drehrichtung dreht, um Arbeit zu verrichten, beispielsweise einen mit dem Turbinenrotor gekoppelten Generator anzutreiben.The blade grille can form a stage of a steam turbine, for example, as a rotor blade grille. In this case, the suction and pressure sides are preferably convexly curved in the direction of rotation of the turbine rotor, the suction side lying in front of the pressure side in the direction of rotation, so that the fluid flowing through the turbine rotates the vane grille and thus the turbine rotor that carries it in the direction of rotation for work to do, for example, to drive a generator coupled to the turbine rotor.
Die Sehne einer Schaufel, insbesondere eine Tangente an ihren Vorder- und Hinterkantenkreis, kann gegenüber der axialen Richtung geneigt sein. Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich Höhen- und Abstandsangaben daher auf ein Bitangentensystem, dessen eine Achse parallel zur Sehne der Schaufel und dessen andere Achse tangential zur Schaufelvorderkante ist, so dass beispielsweise eine Höhe im Querschnitt als Abstand von der Sehne definiert ist. Die Sehnenlänge bezeichnet dementsprechend den Abstand zwischen einer, in Strömungsrichtung des die Strömungsmaschine durchströmenden Fluides stromaufwärtigen, Schaufelvorderkante und einer stromabwärtigen Schaufelhinterkante längs der Sehne.The chord of a blade, in particular a tangent to its front and rear edge circle, can be inclined with respect to the axial direction. Unless otherwise stated, height and distance information therefore relate to a bitangent system, one axis parallel to the chord of the blade and the other axis tangential to the front edge of the blade, so that, for example, a height in cross section is defined as the distance from the chord. The chord length accordingly denotes the distance between an upstream, in the flow direction of the fluid flowing through the turbomachine, Blade leading edge and a downstream blade trailing edge along the chord.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Schaufelgitter verbessert werden kann, wenn das Verhältnis ganz bestimmter Schaufelhöhen, Schaufelkreise und/oder Schaufelkrümmungen zu dieser Sehnenlänge in bestimmten, vorgegebenen Bereichen liegt. Dabei ergeben sich bereits vorteilhafte Schaufelgitter, wenn eine oder mehrere Schaufelhöhen, eine oder mehrere Schaufelkreise oder eine oder mehrere Schaufelkrümmungen, bezogen auf die Sehnenlänge, in den nachfolgend angegebenen Bereichen liegen. Besonders vorteilhafte Schaufelgitter können dadurch realisiert werden, wenn eine oder mehrere Schaufelhöhen und Schaufelkreise, eine oder mehrere Schaufelhöhen und Schaufelkrümmungen, eine oder mehrere Schaufelkreise und Schaufelkrümmungen, und insbesondere eine oder mehrere Schaufelhöhen, Schaufelkreise und Schaufelkrümmungen in diesen Bereichen liegen.The invention is based on the finding that a vane grille can be improved if the ratio of very specific vane heights, vane circles and / or vane curvatures to this chord length is in specific, predetermined ranges. Advantageous vane grids already result if one or more vane heights, one or more vane circles or one or more vane curvatures, based on the chord length, are in the ranges specified below. Particularly advantageous vane grids can be realized if one or more vane heights and vane circles, one or more vane heights and vane curvatures, one or more vane circles and vane curvatures, and in particular one or more vane heights, vane circles and vane curvatures are located in these areas.
Dabei beziehen sich Angaben auf Schaufelhöhen, Schaufelkreise bzw. Schaufelkrümmungen nachfolgend stets auf wenigstens einen Querschnitt normal zur radialen Richtung. Erstrecken sich die Druck- und Saugseiten der Schaufeln parallel zur radialen Richtung, geht also jeder Schaufelquerschnitt durch rein translatorische Verschiebung eines Querschnitts am radial innenliegenden Schaufelfuß entlag der radialen Richtung hervor, gelten die Angaben dementsprechend für alle Querschnitte. Gleichermaßen können die Druck- und/oder Saugseite jedoch auch in radialer Richtung gekrümmt sein, wobei dann in wenigstens einem Querschnitt, beispielsweise am Schaufelfuß, am Schaufelkopf und/oder in radialer Schaufelmitte eine oder mehrere Schaufelhöhen, Schaufelkreise und/oder Schaufelkrümmungen, bezogen auf die Sehnenlänge, in den nachfolgend angegebenen Bereichen liegen sollten.In this context, details relating to blade heights, blade circles or blade curvatures always refer to at least one cross section normal to the radial direction. If the pressure and suction sides of the blades extend parallel to the radial direction, i.e. if each blade cross-section results from a purely translational displacement of a cross-section on the radially inner blade root along the radial direction, the information applies accordingly to all cross-sections. Equally, however, the pressure and / or suction side can also be curved in the radial direction, in which case one or more blade heights, blade circles and / or blade curvatures, based on that, in at least one cross section, for example on the blade root, on the blade head and / or in the radial blade center Chord length should be in the ranges given below.
Dementsprechend wird nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass die Saugseite im Querschnitt eine maximale Höhe aufweist, deren Quotient mit der Sehnenlänge in einem Bereich zwischen 0,52 und 0,56, insbesondere zwischen 0,53 und 0,55 liegt. Zusätzlich oder alternativ weist die Druckseite im Querschnitt eine maximale Höhe auf, deren Quotient mit der Sehnenlänge in einem Bereich zwischen 0,18 und 0,22, insbesondere zwischen 0,19 und 0,21 liegt. Zusätzlich oder alternativ wird vorgeschlagen, dass die Skelettlinie im Querschnitt eine maximale Höhe aufweist, deren Quotient mit der Sehnenlänge in einem Bereich zwischen 0,35 und 0,39, insbesondere zwischen 0,36 und 0,38 liegt. Vorteilhaft liegen die maximalen Höhen von wenigstens zwei von der Saugseite, der Druckseite und der Skelettlinie jeweils in den angegebenen Bereichen, besonders bevorzugt von Saugseite, Druckseite und Skelettlinie.Accordingly, it is proposed according to a first aspect of the present invention that the suction side has a maximum height in cross section, the quotient of which is with the chord length in a range between 0.52 and 0.56, in particular between 0.53 and 0.55. Additionally or alternatively, the pressure side has a maximum height in cross section, the quotient of the chord length being in a range between 0.18 and 0.22, in particular between 0.19 and 0.21. Additionally or alternatively, it is proposed that the cross-section of the skeleton line have a maximum height, the quotient of which is with the chord length in a range between 0.35 and 0.39, in particular between 0.36 and 0.38. The maximum heights of at least two of the suction side, the pressure side and the skeleton line are each advantageously in the specified ranges, particularly preferably of the suction side, pressure side and skeleton line.
Als Höhe wird dabei, wie vorstehend ausgeführt, insbesondere ein kürzester Abstand der Seite bzw. Skelettlinie von einer Verbindungsstrecke zwischen dem axialen Anfang und Ende der Skelettlinie, insbesondere von einer Tangente an einen Vorder- und -kantenkreis, im Querschnitt bezeichnet.As stated above, the height is in particular a shortest cross-section of the side or skeleton line from a connecting section between the axial beginning and end of the skeleton line, in particular from a tangent to a front and edge circle.
Bevorzugt erreicht die Saugseite ihre maximale Höhe in einem Bereich zwischen 0,39 und 0,43, insbesondere zwischen 0,40 und 0,42, gemessen von der Schaufelvorderkante im Bitangentensystem der Schaufel und bezogen auf die Sehnenlänge. Mit anderen Worten liegt eine größte Erstreckung im Querschnitt einer erfindungsgemäßen Schaufel vorzugsweise bei dem etwa 0,40- bis 0,42-fachen der Sehnenlänge, gemessen von dem axial vordersten Punkt der Schaufelkontur längs der Sehne.The suction side preferably reaches its maximum height in a range between 0.39 and 0.43, in particular between 0.40 and 0.42, measured from the front edge of the blade in the bitangent system of the blade and in relation to the chord length. In other words, the greatest extent in the cross section of a blade according to the invention is preferably approximately 0.40 to 0.42 times the chord length, measured from the axially foremost point of the blade contour along the chord.
In entsprechender Weise erreicht die Druckseite ihre maximale Höhe vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,50 und 0,54, insbesondere zwischen 0,51 und 0,53, gemessen von der Schaufelvorderkante im Bitangentensystem der Schaufel und bezogen auf die Sehnenlänge. Die Skelettlinie nimmt ihre maximale Höhe bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,41 und 0,45, insbesondere zwischen 0,42 und 0,44, gemessen von der Schaufelvorderkante im Bitangentensystem der Schaufel und bezogen auf die Sehnenlänge ein.In a corresponding manner, the pressure side preferably reaches its maximum height in a range between 0.50 and 0.54, in particular between 0.51 and 0.53, measured from the leading edge of the blade in the bitangent system of the blade and in relation to the chord length. The skeletal line preferably takes its maximum height in a range between 0.41 and 0.45, in particular between 0.42 and 0.44, measured from the leading edge of the blade in the bitangent system of the blade and in relation to the chord length.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich oder alternativ zu dem vorstehend erläuterten ersten Aspekt vorgeschlagen, dass ein zwischen Saug- und Druckseite einbeschriebener maximaler Kreis, bezogen auf die Sehnenlänge, einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 0,33 und 0,36, insbesondere zwischen 0,34 und 0,36, und/oder einen Mittelpunktsabstand, gemessen von der Schaufelvorderkante im Bitangentensystem der Schaufel, in einem Bereich zwischen 0,36 und 0,40, insbesondere zwischen 0,37 und 0,39 und/oder eine Höhe im Querschnitt, gemessen von der Sehne, in einem Bereich zwischen 0,34 und 0,38, insbesondere zwischen 0,35 und 0,37 aufweist, dass ein Vorderkantenkreis, bezogen auf die Sehnenlänge, einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 0,024 und 0,046, insbesondere zwischen 0,025 und 0,045 aufweist, und/oder dass ein Hinterkantenkreis, bezogen auf die Sehnenlänge , einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 0,099 und 0,021, insbesondere zwischen 0,01 und 0,02 aufweist.According to a second aspect of the present invention, in addition or as an alternative to the first aspect explained above, it is proposed that a maximum circle inscribed between the suction and pressure sides, based on the chord length, have a diameter in a range between 0.33 and 0.36, in particular between 0.34 and 0.36, and / or a center-to-center distance, measured from the blade leading edge in the bitangent system of the blade, in a range between 0.36 and 0.40, in particular between 0.37 and 0.39 and / or a height in cross section, measured from the chord, in a range between 0.34 and 0.38, in particular between 0.35 and 0.37, that a leading edge circle, based on the chord length, has a diameter in a range between 0.024 and 0.046, in particular between 0.025 and 0.045, and / or that a trailing edge circle, based on the chord length, has a diameter in a range between 0.099 and 0.021, in particular between 0.01 and 0, 02 has.
Zwischen Druck- und Saugseite können Kreise einbeschrieben werden, deren Mittelpunkte auf der Skelettlinie liegen, und die die Druck- bzw. Saugseite von Innen berühren. Der größte dieser Kreise bildet den einbeschriebenen maximalen Kreis. Vorder- bzw. Hinterkantenkreis definieren vorzugsweise die Vorder- bzw. Hinterkante der Schaufel derart, dass die Schaufelkontur im Übergang von Druck- und Saugseite einen Krümmungsradius aufweist, der dem Radius des Vorder- bzw. Hinterkantenkreises entspricht.Circles can be inscribed between the pressure and suction side, the centers of which lie on the skeleton line and which touch the pressure or suction side from the inside. The largest of these circles forms the inscribed maximum circle. The front or rear edge circle preferably define the front or rear edge of the blade in such a way that the blade contour has a radius of curvature in the transition from the pressure side to the suction side, which radius corresponds to the radius of the front or rear edge circle.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich oder alternativ zu dem vorstehend erläuterten ersten und/oder zweiten Aspekt vorgeschlagen, dass die Saugseite in einem Abstand des 0,1-fachen der Sehnenlänge, gemessen von der Schaufelvorderkante im Bitangentensystem der Schaufel, einen Krümmungsradius aufweist, dessen Quotient mit der Sehnenlänge in einem Bereich zwischen 0,38 und 0,42, insbesondere zwischen 0,39 und 0,41 liegt, und/oder in einem axialen Abstand des 0,75-fachen der Sehnenlänge einen Krümmungsradius aufweist, dessen Quotient mit der Sehnenlänge in einem Bereich zwischen 0,82 und 0,86, insbesondere zwischen 0,83 und 0,85 liegt, und/oder dass die Druckseite in einem axialen Abstand des 0,15-fachen der Sehnenlänge, gemessen von der Schaufelvorderkante im Bitangentensystem der Schaufel, einen Krümmungsradius aufweist, dessen Quotient mit der Sehnenlänge in einem Bereich zwischen 0,73 und 0,77, insbesondere zwischen 0,74 und 0,76 liegt, und/oder in einem axialen Abstand des 0,80-fachen der Sehnenlänge einen Krümmungsradius aufweist, dessen Quotient mit der Sehnenlänge in einem Bereich zwischen 0,54 und 0,58, insbesondere zwischen 0,55 und 0,57 liegt.According to a third aspect of the present invention, in addition or as an alternative to the first and / or second aspect explained above, it is proposed that the suction side have a radius of curvature at a distance of 0.1 times the chord length, measured from the leading edge of the blade in the bit-tangent system of the blade , whose quotient with the chord length is in a range between 0.38 and 0.42, in particular between 0.39 and 0.41, and / or at an axial distance of 0.75 times the chord length has a radius of curvature, the quotient with the chord length in a range between 0.82 and 0.86, in particular between 0.83 and 0.85, and / or that the pressure side is at an axial distance of 0.15 times the chord length, measured from the front edge of the blade in Bitangent system of the blade, has a radius of curvature, the quotient of the chord length is in a range between 0.73 and 0.77, in particular between 0.74 and 0.76, and / or in one axial distance of 0.80 times the chord length has a radius of curvature whose quotient with the chord length is in a range between 0.54 and 0.58, in particular between 0.55 and 0.57.
Bei einem Schaufelgitter nach dem ersten, zweiten und/oder dritten Aspekt wird vorteilhaft das Medium im Wesentlichen nur umgelenkt, ohne signifkant beschleunigt zu werden, so dass der Druck vor und nach dem Schaufelgitter sich nur in geringerem Maße reduziert. Vorteilhaft kann auch eine ablösungsarme Grenzschichtströmung entlang der Druck- und Saugseite und/oder eine größere Strömungsumlenkung erzielt, i.e. der von dem Fluid auf das Schaufelgitter übertragene Impuls vergrößert werden. Damit kann der Wirkungsgrad des Strömungsgitters erhöht werden. Insbesondere bei häufig nur teilbeaufschlagten Regelstufen von Dampfturbinen kann sich die Umlenkung ohne signifikante Druckreduzierung vorteilhaft auswirken. Ein weiterer Vorteil kann darin liegen, dass ein erfindungsgemäßes Schaufelgitter einfacher herstellbar, insbesondere ohne behindernde Umsetzvorgänge fräsbar ist.In the case of a vane grille according to the first, second and / or third aspect, the medium is advantageously essentially only deflected without being significantly accelerated, so that the pressure before and after the vane grille is reduced only to a lesser extent. A low-separation boundary layer flow along the pressure and suction side and / or a larger flow deflection can also advantageously be achieved, i.e. the pulse transmitted from the fluid to the vane grille can be increased. The efficiency of the flow grid can thus be increased. In particular in the case of control stages of steam turbines which are often only partially acted upon, the deflection can have an advantageous effect without significant pressure reduction. A further advantage can be that a vane grille according to the invention can be manufactured more easily, in particular without any obstructing relocation processes.
Bevorzugt schließt die Sehne bzw. eine Tangente an Schaufelvorder- und - hinterkante mit der Umfangsrichtung einen sogenannten Staffelungswinkel ein, der in einem Bereich zwischen 73° und 83°, insbesondere zwischen 74° und 82° liegt, was sich im Gegensatz zu herkömmlichen Staffelungswinkeln ebenfalls vorteilhaft auf den Wirkungsgrad auswirkt.Preferably, the chord or a tangent to the front and rear edge of the blade includes a so-called stagger angle with the circumferential direction, which is in a range between 73 ° and 83 °, in particular between 74 ° and 82 °, which is also in contrast to conventional stagger angles has an advantageous effect on the efficiency.
Vorzugsweise kann bei einem Schaufelgitter nach der vorliegenden Erfindung ein Teilungsverhältnis eines Abstandes zur axialen Richtung paralleler Tangenten an Saugseiten in Umfangsrichtung benachbarter Schaufeln zu der Sehnenlänge in einem Bereich zwischen 0,70 und 0,79, insbesondere zwischen 0,71 und 0,78 liegen. Ist die Umfangserstreckung des Profils kleiner als die Teilung, sind keine rhomboidischen Fußformen oder Plattformen erforderlich, was sich bei Fertigung, insbesondere hinsichtlich vorzuhaltendem Werkzeug- und Materialbestand vorteilhaft auswirkt.In a vane grille according to the present invention, a division ratio of a distance to the axial direction of parallel tangents on suction sides in the circumferential direction of adjacent vanes to the chord length can be in a range between 0.70 and 0.79, in particular between 0.71 and 0.78. If the circumferential extent of the profile is smaller than the pitch, no rhomboidal foot shapes or platforms are required, which has an advantageous effect during manufacture, particularly with regard to the inventory of tools and materials.
Durch kleine Teilungsverhältnisse lassen sich höhere Schaufelzahlen bei gleicher Sehnenlänge, die bevorzugt höchstens 70 mm, insbesondere höchstens 63 mm beträgt, darstellen, was nicht nur vorteilhaft die Festigkeit verbessert, sondern aufgrund der verbesserten Festigkeit auch höhere Massenströme zulässt. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung kann so die Schaufelzahl bei gleicher Sehnenlänge um ungefähr 20% erhöht werden.Small pitch ratios allow higher blade numbers with the same chord length, which is preferably at most 70 mm, in particular at most 63 mm, which not only advantageously improves the strength, but also allows higher mass flows due to the improved strength. In one embodiment of the present invention, the number of blades can be increased by approximately 20% with the same chord length.
Bei einer Strömungsmaschine nach der vorliegenden Erfindung können vorteilhaft steilere Zu- bzw. Anströmwinkel einer Anströmung der Schaufelvorderkante zu der axialen Richtung realisiert werden, die insbesondere in einem Bereich zwischen 26° und 38°, vorzugsweise zwischen 27° und 37° liegen können. Somit können vorteilhaft Strömungen mit größerem Drall vor der Beschaufelung abgearbeitet werden. Mit einem erfindungsgemäßen Schaufelgitter können insbesondere die Druckspitzen im Vorderkantenbereich reduziert werden.In a turbomachine according to the present invention, advantageously steeper inflow or inflow angles of an inflow of the leading edge of the blade to the axial direction can be realized, which in particular can be in a range between 26 ° and 38 °, preferably between 27 ° and 37 °. Thus, flows with a larger swirl can advantageously be processed before the blading. In particular, the pressure peaks in the leading edge area can be reduced with a blade grille according to the invention.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
-
1 : eine Laufschaufel eines Schaufelgitters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht; -
2 : die Laufschaufel nach1 in einem QuerschnittII-II normal zur radialen Richtung mit charakteristischen Schaufelhöhen und - kreisen im Bitangentensystem; -
3 : die Laufschaufel nach1 in2 entsprechender Darstellung mit charakteristischen Schaufelkrümmungen; und -
4 : zwei in Umfangsrichtung benachbarte Laufschaufeln des Schaufelgitters nach1 in entsprechender Querschnittansicht.
-
1 : a rotor blade of a blade screen according to an embodiment of the present invention in a perspective view; -
2nd : the blade after1 in a cross sectionII-II normal to the radial direction with characteristic blade heights and circles in the bitangent system; -
3rd : the blade after1 in2nd corresponding representation with characteristic blade curvatures; and -
4th : two adjacent blades of the vane grid in thecircumferential direction 1 in a corresponding cross-sectional view.
Die Laufschaufel
Eine Sehnenlänge s der Sehne
Die Saugseite
Die Saugseite
Ein zwischen Saug- und Druckseite einbeschriebener maximaler Kreis
Wie in
Auf der Druckseite beträgt der Quotient RkDS0,15 / s, den einen Krümmungsradius RkDS0,15 in einem Abstand xRkDS0,15 des 0,15-fachen der Sehnenlänge s, gemessen von der Schaufelvorderkante längs der Sehne
Die Sehne
Ein Anströmwinkel β1 einer in
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- LaufschaufelBlade
- 22nd
- maximaler einbeschriebener Kreismaximum inscribed circle
- 33rd
- VorderkantenkreisLeading edge circle
- 44th
- HinterkantenkreisTrailing edge circle
- 55
- Sehnetendon
- SSSS
- SaugseiteSuction side
- DSDS
- DruckseitePrinted page
- SkSk
- SkelettlinieSkeletal line
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