CH104164A - Leit- oder Laufschaufeln für Kreiselmaschinen, insbesondere Wasser-, Dampf- und Gasturbinen. - Google Patents

Description

      Feit-    oder Laufschaufeln für Kreiselmaschinen, insbesondere Wasser-,     Dampf-          und    Gasturbinen.    Zwecks Erzielung eines günstigen hydrau  lischen Wirkungsgrades sind die Schaufeln  der     Leit-    und Laufräder von Kreiselmaschinen,  beispielsweise von Wasser-, Dampf- und Gas  turbinen so zu formen, dass möglichst, kleine  Verluste infolge Wirbelbildung und Schaufel  reibung entstehen. Da insbesondere der Ver  lust durch Wirbelbildung eine grosse Rolle  spielt, so ging das Bestreben stets dahin,       -ine    solche Wirbelbildung möglichst zu ver  mindern.

   Die Erfahrung hat nun gezeigt, dass  die Strömungsverluste für eine erzwungene  Bewegung (Beschleunigung des Mediums)  kleiner sind als die Verluste, welche bei  einer     unerzwungenen    Bewegung (Verzögerung  des Mediums) unter sonst genau gleichen  Verhältnissen auftreten. Es ist dies darauf  zurückzuführen, dass bei einer Verzögerung  die     Wirbelbildung    nur schwer verhindert  werden kann und unter sonst genau gleichen  Verhältnissen stets viel stärker auftritt als  bei einer beschleunigten Bewegung.

   Aus  diesem Grunde sind denn auch für Körper,  welche sich in einem strömenden Medium    befinden, besondere Formen vorgeschlagen  worden, welche sogenannte     "Tropfenformen"     besitzen und bei welchen die Beschleunigung  des     Mediums    auf einem verhältnismässig  kurzen Wege erfolgt, während die Verzögerung  desselben auf einer bedeutend längeren Strecke  vor sich geht. Diese Formen haben jedoch  den Nachteil, dass beim Abfliessen des Me  diums vom Körper die Richtungen der Ge  schwindigkeiten sich kreuzen, also nicht paral  lel sind,     was    einen Stossverlust am hintern  Körperende zur Folge hat. Die Übergänge  sind bei den bisher bekannten Formen auch  nicht so stetig, dass sprungartige Druck  änderungen längs des Körpers ausgeschlossen  wären.

   Berechnet man den Ablenkungsdruck  an irgend einem Punkte des Körpers, so  ist dieser dem Wesen nach gegeben durch  
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   worin v die Geschwindigkeit des  Mediums und     p    der     Krümmungsradius    an den  Punkten, wo die Geschwindigkeit v herrscht,  bezeichnet. Man ersieht aus dieser Gleichung  sofort, dass selbst bei stetigem Verlaufe der      Geschwindigkeit v eine Unstetigkeit im Druck  verlauf entstehen kann, wenn der Verlauf  des     Krümmungsradius    längs des Körpers  ein unstetiger ist.

   Um
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   nun solche Unstetig  keiten zu verhüten, darf die     Meridiankurve     des vom strömenden Medium umspülten Kör  pers keine     Unstetigkeiten    des     Krümmungs-          radius    besitzen.  



  Zweck der Erfindung ist nun, eine so  wohl als     Leit-    oder Laufschaufel verwend  bare Schaufel für Kreiselmaschinen zu schaf  fen, die der soeben erwähnten     Bedingung     genügt und daher eine möglichst geringe  Störung der Strömung bedingt, in der sie  sich befindet. Zu diesem Behufe ist der       Meridianschnitt    der Umhüllung der Schaufel  als Kurve des kleinsten hydraulischen Wider  standes ausgebildet und durch die Gleichung       X3        #   <I>(x - 2 a)</I>     -@-   
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   .<B>y2=</B> 0 bestimmt.

   In  dieser Gleichung bedeuten x und     y    die Ko  ordinaten irgend eines Kurvenpunktes in  einem kartesischen Koordinatensystem und a  und b beliebige Konstanten, welche die Ab  messungen der Schaufeln bestimmen.  



  Auf der beiliegenden Zeichnung sind bei  spielsweise Formen von Schaufeln nach der  Erfindung veranschaulicht.  



       Fig.    1 zeigt geometrische Beziehungen,  auf Grund welcher die     Meridiankurve    der  Schaufeln konstruiert werden kann, und       Fig.    2 bis 4 zeigen verschiedene Schaufel  formen.  



  Die geometrische Interpretation der an  gegebenen Gleichung in einem     kartesischen     Koordinatensystem zeigt, dass die durch diese  Gleichung dargestellte Kurve für die Abszisse  x = 0 eine Umkehrspitze mit horizontaler  Tangente besitzt. Für die Abszisse x= a wird  die Ordinate<I>y = b</I> und für die Abszisse  <I>x= 2a</I> wird die Ordinate<I>y = 0,</I> und die  Kurve besitzt in diesem Punkte eine vertikale  Tangente.

   Die Kurve besitzt ein     Maximum     für die     Aszisse    x = 1,5 a und die zur Ab  szisse gehörige maximale Ordinate hat einen  Wert<I>y</I> max.     -f-    0,75     #   <I>b</I>     #   
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   Die Tangente    der Kurve für die Abszisse x = a gehen  durch die     Origo.    Für die Abszisse  
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    besitzt die Kurve einen     Wendepunkt,    und  es ist die     Wendepunktstangente    dargestellt       durch        tg.    a - 1,1825     #    .

   Die Neigung der       Wendepunktstangente    zur
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   .x-Achse ist wesent  lich für die Grösse des hydraulischen     Wider-          standes,    welchen die Schaufeln der strömen  den Flüssigkeit bietet, und zwar ist es er  forderlich, um einen möglichst kleinen hydrau  lischen Widerstand zu erhalten, die Neigung  dieser     Wendepunktstangente    mit der Grösse  der Strömungsgeschwindigkeit zu verändern.  Es sollte also für jede Strömungsgeschwin  digkeit ein anderes     Achsenverhältnis   
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   ge  wählt werden.  



  Die angegebene Gleichung kann auch auf  Zylinderkoordinaten umgeformt werden, wenn  an Stelle der :x-Achse ein Kreisbogen ge  wählt wird, wobei dann die y-Achse zum       Radiusvektor    wird. Es ist auf diese Weise  möglich, die Funktion auf Schaufelschnitte  anzuwenden, welche eine beliebig     gekrümmte     Mittellinie besitzen. Schaufeln der beschrie  benen Art lassen sich sowohl als     Leit-,    wie  auch Laufschaufeln bei Kreiselmaschinen be  liebiger Art, insbesondere aber bei Wasser-,  Dampf- und Gasturbinen verwenden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Leit- oder Laufschaufeln für Kreisel maschinen, insbesondere Wasser-, Dampf- und Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Meridianschnitt der Umhüllung der ,Schau- fel als Kurve des kleinsten hydraulischen Widerstandes ausgebildet und durch die Gleichung x3 # <I>(x- - 2 a)</I> + EMI0002.0050 # <I>y= - 0</I> be stimmt ist.