CH115781A - Overpressure blading. - Google Patents

Overpressure blading.

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CH115781A
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CH
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overpressure
blading
blade
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Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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  • Fluid Mechanics (AREA)
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Description

  

      Überdruckbeschaufelung.       Man hat bisher im     Dampfturbinenbau    bei       Schaufelungen    meist eine rasche Querschnitts  und Richtungsänderung des Dampfstrahles  für nachteilig gehalten.     Man    bevorzugte da  her sanft verlaufende Kanäle und vermied,  wo immer möglich, stark gekrümmte Bahnen.  So hat man vor allem bei Überdruckbeschau  felungen von der Anwendung spitzer Dampf  austrittswinkel abgesehen und lieber den  Dampfstrahl mit grosser     Axialkomponente     austreten lassen, statt diese durch eine voll  kommenere Umlenkung des Dampfstrahles  auf ihren möglichen Mindestwert zu verrin  gern.

   Es galten eben die Verluste durch die  Umlenkung des Dampfstrahles für grösser  als die Verluste, die durch die unvollstän  dige Rückgewinnung der Austrittsgeschwin  digkeit bewirkt wurden. Bei der     Überdruck-          beschaufelung    ist bisher auch stets auf eine  allmähliche     Querschnittsverengung    und eine  längere Führung des Dampfstrahles im engsten  Querschnitt des Schaufelkanals besonders Ge  wicht gelegt worden. Man konnte die bisher  üblichen Schaufelformen der Überdrucktur  binen umso eher für zweckentsprechend und  kaum noch einer Verbesserung zugänglich    betrachten, als sie bereits beträchtlich höhere  Wirkungsgrade ergaben, als die besten     Gleich-          druekbeschaufelungen.     



  Durch eine Reihe vergleichender Studien  und praktischer Versuche ist der     Anmelderin     jedoch gelungen, auch an der Überdrucktur  bine noch ganz wesentliche Verbesserungen.  zu erzielen durch eine neue Schaufelform,  die gemäss der Erfindung sowohl für     Leit-          wie    für Laufrad nach Art der     parallelwan-          digen        Leitschaufeln    der     Gleichdruckturbinen     ausgebildet ist.  



  In der Zeichnung ist in den Figuren 2  und 5 je eine beispielsweise Ausführungs  form der Erfindung dargestellt, während die  Figuren 1, 3 und 4 zur näheren Erläuterung  dienen.  



  Als günstigste Schaufelform hat sich ein  Profil ergeben, das auf folgende Weise er  halten wird: Trägt man     (Fig.    1) auf der  Abwicklung a der mittleren Schaufelbahn b       (Fig.    2) die verschiedenen     Durchtrittsquer-          achnitte    e, und zwar als Radien der einbe  schriebenen     Kreise    auf, so sollen die End  punkte derselben auf einer Geraden d liegen,  die gegenüber Linie     a    unter einem Winkel      von 16-20  , im Mittel 18  , geneigt ist.

    Durch diese Verringerung des Schaufelaus  trittswinkels - auf 20   und darunter; ferner  durch Formung des Schaufelkanals derart,  dass der weite     Eintrittsquerschnitt    möglichst       unmittelbar    in den engen     Austrittsquerschnitt     übergeht, was beides bei den Leitschaufeln       voll        Gleichdruckturbinen    bekannt, aber in  Anwendung auf Überdruckturbinen neu ist,  und schliesslich durch Formung des Schaufel  kanals nach einer bestimmten Gesetzmässig  keit erzielt man weitere Verbesserungen.

   Der  möglichst unmittelbare Übergang eines weiten  Eintrittsquerschnittes in einen engen Austritts  querschnitt wurde übrigens auch bei den  Laufschaufeln der     Gleichdruckturbinen    nicht  immer beobachtet.     aDie    beiden Enden der  Linien d weichen von der Geraden etwas ab,  und zwar bildet das Ende e das Stück der       Geradführung    in der Schaufel, während das  Ende f durch die Abrundung der Schaufel  eintrittskanten bedingt wird. Das Ende e ist  nur etwa     1/4    bis     1r,    der     Schaufelbahnlänge        a.     



  Die Versuche, die zur vorliegenden Schau  felform führten, zeigten eben,     dal3    trotz der  grossen Krümmung, entgegen den bisherigen  Anschauungen, infolge der Vergrösserung der       LTinfangskomponente    bei     kleinen    Winkeln ein  erhöhter     Wirkungsgrad    erreicht werden kann,  wenn der Teil der Schaufel, der vom Dampf  mit hoher Geschwindigkeit durchflossen wird,  verkürzt und die Führung des Dampfes auf  das äusserste verringert wird, so dass die Rei  bungsverluste ein Minimum werden.  



  An Stelle der Geraden d könnte auch eine  schwach gekrümmte Linie treten, deren Sehne  etwa<B>16-20'</B> gegen Linie     ca    geneigt ist.  Damit die Schaufelform die Bedingungen eines  raschen     Querschnittsüberganges    erfüllt, kann  die Linie auch nach oben konvex gekrümmt  sein, während die konkave Krümmung auf  eine allmählichere Geschwindigkeitsänderung  deutet.  



  Die Neuheit dieser Schaufelform und ihr  Unterschied gegenüber der gewöhnlichen Über  druckschaufel     (Parsonsschaufel)    ist deutlich  erkennbar, wenn man die Kanalquerschnitte  einer solchen bekannten Schaufel auf die Ab-         wicklung    ihrer mittleren Schaufelbahn auf  trägt     (Fig.    3 und 4). Die Verbindungslinie d'       (Fig.    4) ist hier nach oben schwach konkav  gekrümmt und ihre Neigung zu Linie     ra'    we  sentlich geringer als 16  , der Ansatz zum  engsten Querschnitt erfolgt sehr früh, die       Strahlführung        e'    ist also bedeutend länger  als bei dem Profil nach vorliegender Erfindung.  



  Aber auch bei Austrittswinkeln von der  Grösse des     Winkels    des bekannten     Überdruck-          Profiles    der     Fig.    3 kann die Erfindung An  wendung finden, wenn der Verlauf und die  Neigung der Linie d wie sie für das neue  Profil gefordert     werden,    ausgeführt werden.  Ein derartiges Profil gemäss der Erfindung  ist in     Fig.    5 aufgezeichnet, während des bes  seren Vergleiches wegen Linie     d"    über     a'    der       Fig.    4 aufgetragen wurde.

   Es zeigt sich, dass  bei gleicher Teilung die neue Schaufel we  sentlich schmäler,     bezw.    bei gleicher Schaufel  breite die Teilung der neuen Schaufel bedeutend  grösser werden kann.



      Overpressure blading. Up to now, a rapid change in the cross section and direction of the steam jet has usually been considered disadvantageous in the construction of blades in steam turbine construction. Therefore, gently running canals were preferred and, wherever possible, strongly curved paths were avoided. Especially with overpressure inflation, the use of acute steam exit angles has been avoided and the steam jet with a large axial component is preferred instead of reducing it to its possible minimum value by more fully deflecting the steam jet.

   The losses caused by the deflection of the steam jet were considered to be greater than the losses caused by the incomplete recovery of the exit speed. In the case of overpressure blading, a gradual narrowing of the cross-section and a longer guidance of the steam jet in the narrowest cross-section of the blade channel has always been particularly important. The usual blade shapes of the overpressure turbines could be regarded as appropriate and hardly amenable to improvement since they already resulted in considerably higher efficiencies than the best equal-pressure blades.



  However, through a series of comparative studies and practical tests, the applicant has succeeded in making very significant improvements to the overpressure turbine as well. to be achieved by a new blade shape which, according to the invention, is designed for both the guide wheel and the impeller in the manner of the parallel-walled guide blades of the constant pressure turbines.



  In the drawing, an example embodiment of the invention is shown in Figures 2 and 5, while Figures 1, 3 and 4 serve for a more detailed explanation.



  The most favorable blade shape has resulted in a profile that he will keep in the following way: If you wear (Fig. 1) on the development a of the middle blade path b (Fig. 2) the various passage cross sections e, namely as radii of the einbe written on circles, the end points of the same should lie on a straight line d which is inclined at an angle of 16-20, on average 18, with respect to line a.

    By reducing the blade exit angle - to 20 and below; Furthermore, by shaping the blade channel in such a way that the wide inlet cross-section merges as directly as possible into the narrow outlet cross-section, both of which are known in the case of guide blades with full impulse turbines, but are new in application to positive pressure turbines, and finally by shaping the blade channel according to a certain law further improvements.

   The transition from a wide inlet cross-section to a narrow outlet cross-section as directly as possible was not always observed in the rotor blades of the impulse turbines either. aThe two ends of the lines d deviate slightly from the straight line, namely the end e forms the piece of straight line in the blade, while the end f is caused by the rounded leading edge of the blade. The end e is only about 1/4 to 1r, the blade track length a.



  The experiments that led to the present blade shape showed that, despite the large curvature, contrary to previous views, as a result of the enlargement of the catching component at small angles, increased efficiency can be achieved if the part of the blade exposed to the steam with higher Speed is flowed through, shortened and the guidance of the steam is reduced to the utmost, so that the friction losses are a minimum.



  Instead of the straight line d, a slightly curved line could also appear, the chord of which is inclined approximately <B> 16-20 '</B> with respect to line ca. So that the blade shape fulfills the requirements of a rapid cross-sectional transition, the line can also be convexly curved upwards, while the concave curvature indicates a more gradual change in speed.



  The novelty of this blade shape and its difference compared to the usual overpressure blade (Parsons blade) can be clearly seen if the channel cross-sections of such a known blade are applied to the development of its middle blade path (FIGS. 3 and 4). The connecting line d '(Fig. 4) is curved slightly concave upwards and its inclination to line ra' we much less than 16, the approach to the narrowest cross-section takes place very early, the beam guide e 'is therefore significantly longer than the profile according to the present invention.



  But even with exit angles of the size of the angle of the known overpressure profile of FIG. 3, the invention can be used when the course and the inclination of the line d as they are required for the new profile are executed. Such a profile according to the invention is recorded in FIG. 5, while the better comparison was plotted over a 'of FIG. 4 because of line d ".

   It turns out that with the same pitch, the new blade is much narrower, respectively. with the same blade width, the pitch of the new blade can be significantly larger.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Überdruckbeschaufelung für Dampf- und Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe sowohl für die Leitschaufeln, wie für die Laufschaufeln nach Art der parallel wandigen Leitradbeschaufelung der Gleich druckturbinen ausgeführt ist. PATENT CLAIM: Overpressure blading for steam and gas turbines, characterized in that the same is designed for both the guide vanes and the rotor blades in the manner of the parallel-walled guide wheel blading of the constant pressure turbines. UNTERANSPRüCHE 1. Überdruckbeschaufelung nach Patentan- spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Scllaufelaustrittswinkel sowohl für Leit-, wie für Laufschaufeln sehr spitz sind (etwa 20' und darunter.) Überdruckbeschaufelung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinie (cl) der Radien (e) der in den Schaufelkanal einbeschriebenen Kreise, auf der Abwicklung (a) der mitt leren Kanalbahn (b) aufgetragen, mit der Abwicklung (a) SUBClaims 1. Overpressure blading according to patent claim, characterized in that the vane outlet angle for both guide and rotor blades are very acute (about 20 'and below.) Overpressure blading according to patent claim, characterized in that the connecting line (cl) of the radii (e) the circles inscribed in the blade channel, plotted on the development (a) of the central channel path (b), with the development (a) im grüssten Teil ihres Verlaufes einen Winkel voll <B>16-200</B> ein schliesst. encloses an angle full <B> 16-200 </B> in the largest part of its course.
CH115781D 1925-05-27 1925-05-27 Overpressure blading. CH115781A (en)

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