Schaufel für Kreiselmaschinen. Bei Kreiselmaschinen zum Beispiel bei Wasserturbinen; mit drehbaren Laufradschau- feln müssen die Schaufeln eine solche Um fangsbegrenzung haben, dass sie bei Verdre hung um die Schaufelachse in keiner Stellung an die Wand des Turbinenschachtes anstossen. Zu diesem Zweck ist es notwendig, sie in ge schlossener Stellung durch Abdrehen des Laufradumfanges zu bearbeiten. Unter ge schlossener Stellung der Schaufel ist .dabei diejenige verstanden, bei der die Verbin dungslinie der äussersten Punkte der Ein tritts- und Austrittskante in einer zur Lauf rad achse senkrechten Ebene liegt.
In Abb. 1 ist eine solche Laufradschaufel gezeichnet, und zwar bedeutet a die Nabe, in der die Schaufeldrehbar gelagert ist, b die Eintritts- kante, c .die äussere Stirnkante, d die innere Stirnkante, e die Austrittskante, f die Wan dung des. Turbinenschachtes.
Durch die be schriebene Art der Bearbeitung ergibt sich an der äussern Stirnkante eine Kreiszylinder fläche, deren Abwicklung E-F in die Ebene eine dem Profil einer Flugzeugtragfläche ähnliche Form zeigt, wie sie in der Neben- zeichnung der Abb. 1 dargestellt ist. An diese Stirnfläche schliessen sich die Ober- und Un terflächen ,der Schaufel nahezu rechtwinklig an, so dass Achsialschnitte durch die Schau fel nahezu die Form vom Rechtecken haben, deren Höhe nach der Austritts- und Eintritts kante zu immer geringer wird.
In Abb. 1 sind zwei solche Schnitte in leicht verständlicher Weise in die Schaufelaufsicht teilweise ein gezeichnet. An der Eintrittskante b ist die Schaufel abgerundet, an der Austrittskante e zugeschärft, wie es durch .den Schnitt A-B dargestellt ist. Achsparallele Schnitte, die nur ein zylindersegmentartiges Stück vom der Schaufel abschneiden, haben ebenfalls einen trapezförmigen Querschnitt (siehe Schnitt C-D in Abb:. 1).
Werden die so geformten Schaufeln aus der geschlossenen Stellung in eine Betriebs stellung verdreht, wobei die Verbindungs linien zwischen den äussersten Punkten der Eintritts- und Austrittskante nicht mehr in einer Ebene senkrecht zur Achse liegen, dann haben,diese äussersten Punkte von der Wandung .des. Turbinenschachtes einen grösseren Ab- stand als die mittleren Teile der äussern Lauf- ra.dstirnfläche, wie es in Abb. 1 gezeielinet ist.
Es zeigt sich am Eintritt und Austritt ein Spalt, der nicht nur Wasser ungenutzt hin.durchtreten lässt, sondern in dem auch durch den Anprall des Wassers gegen die Schaufelstirnfläche Wirbelbildungen auftre ten, die einen grösseren Teil der Schaufelober- und -unterfläche in Mitleidenschaft ziehen und viel Arbeit verzehren.
Ähnliche Verhältnisse treten an der in nern Stirnfläche d der Schaufel auf, mit der sie an dem Nabenkörper anliegt. Hier muss die Schaufel an -den Stellen, mit denen sie über den Ansatz des sie tragenden Stiel, hinausragt, soweit ausgearbeitet iverderi, dass sie in keiner Betriebsstellung an der Nabe klemmt.
Massgebend dafür ist die Stellung der grössten Offnung. Infolgedessen ist. bei teilweise oder ganz geschlossen Cr Stel lung im Eintritt und Ausritt ein Spalt zwisehen der innern Stirnfläche der Schaufel und dem Nabenkörper vorhanden, der infolge der scharfkantigen Begrenzung der cii@.ufel, wie sie in Abb. 1 durch eingezeichnete von der innern Stirnkante d ausgehende Schnitte kenntlich gemacht ist, ebenfalls schädlich wirkt.
Durch die vorliegende Erfindung wird den schädlichen Wirkungen der Spalte da durch abgeholfen, dass die der Gehäusewand und der Nabe benachbarten Stirnflächen nicht mehr als Zylinderflächen ausgeführt werden.
sondern dass die Schaufel nicht nur längs, der Austritts- und Eintrittskante, sondern auch längs ihrer Stirnkanten abgerundet bezw. zu gescliärft ist, so dass keine scharfkantig be grenzten Stirnflächen vorhanden sind, und dass diejenigen ganten, gegen .die das Wasser # -in strömt, abgerundet, diejenigen Kanten, von denen es abläuft, zugeschärft sind.
Die For mung der Kanten kann hierbei zweckmässig derart erfolgen, dass sich in Fortsetzung der Sch.aufeleintrittskante eine sanfte Abrun dung der Stirnkanten zeigt, die allmählich immer schärfer wird und schliesslich beim Zusammenstossen mit der Schaufelaustritte kante in eine ebenfalls völlig scharfe Form übergeht. Die Übergänge-- zwisehe nd er Aus- und Eintrittskante und den Stirnkanten kön nen dabei noch abgerundet werden,
so dass die Schaufel von der Ober- und Unterfliichu aus gesehen eine stetige Degrenzung zeigt.
In -Abb. ? ist eine Schaufel der rinnen Form als Ausführungsbeispiel des Erfin- dungsgegeiistaades dargestellt. Die gezeich neten Schnitte zeigen die Formgebung der Schaufelkanten. g bedeutet dabei die mög liche Abrundung des I "l,- i---an--es von der Eintritts- undustritt.i:ane zu den Stirn kanten.
Die Abrundung und Zuschärfun- der Stirnkanten. kann noch in verschiedener Weise vorgenommen werden, indem man ent weder die Ober- und Uaterl'lä elie der Schau fel gleielimässig abrundet od(,r die Abrundung auf der eineneitatäi-h,-r vornimmt eil auf der andern.
Bei Schaufeln nach Abt. ? werden zwar dif. in der @etriebsaellun\der Seliaufeln am Umfang- und in der teilu-eile oder ganz ge- sehlossenen Stellung an der Nahe auftreten- den Spalte nicht vermieden, da dies bei Aus bildung des Schachtes und der Nabe als Zy linder überhaupt unmöglich ist, aber es wer den die schädlichen Folgen beseitigt,
die au der scharfkantigen Ausbildung der Flächen sich ergeben. Denn jetzt kann das in diese Spalte und gegen die Schaufelkanten strö mende Wasser ungehindert auf die Schaufel- flächen treten, ohne in Wirbel zu geraten, und kann ebenso wirbellos abfliessen.
Nachdem durch die abgerundete und zu- geschä.rfte Ausbildung der Stirnkanten die schädlichen Folgen des Spaltes ausgechaltet sind, können die Abrundungen y an den Übergangsstellen zwischen den einzelnen Kanten soweit getrieben werden, dass keine scharfe Abgrenzung von Eintritt..- und Aus trittskante einerseits,
gegen die Stirnkanten i andL -rseits vorhanden ist. sondern dass die Ab- rundungen in sanfter Krümmung am Umfang etwa bis zur Schaufelachse reichen und dort unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines nur kurzen Stückes, das bei geschlos sener Schaufelstellung konzentrisch zur Ge- häusewand verläuft, ineinander übergehen bezw. an der Nabe sich bis zum Schaufel stiel,
mit dem die Schaufel in der Nabe ge lagert ist, erstrecken.
In Abb. ä ist als weiteres Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes eine Schaufel gezeichnet, bei der die Übergänge sehr stark abgerundet sind.
Die angegebenen Schaufelformen sind ebenso für die Schaufeln der Leiträder und für feste Schaufeln ohne Aussenkranz ver wendbar. Bei letzteren kann zwar der Spalt durch genaues Einpassen der Schaufeln in das Gehäuse vermieden werden. Die darge stellte und beschriebene Gestaltung der Schaufeln lässt aber die Notwendigkeit ver meiden, den Spalt möglichst klein zu machen, sie lässt also eine weniger genaue Bearbeitung der Schaufeln zu, ohne durch den dann ent stehenden Spalt schädliche Wirkungen her vorzurufen.
Die neuen Schaufelformen sind auch nicht auf Wasserturbinen und Pumpen beschränkt, sondern können auch bei Dampfturbinen, Kompressoren und sonstigen Kreiselmaschi nen Verwendung finden.
Bucket for rotary machines. In centrifugal machines, for example, in water turbines; with rotatable impeller blades, the blades must have such a circumference that they do not hit the wall of the turbine shaft in any position when they are rotated about the blade axis. For this purpose, it is necessary to edit it in the closed position by turning the impeller circumference. The closed position of the blade is understood to mean that in which the connecting line of the outermost points of the entry and exit edges lies in a plane perpendicular to the impeller axis.
In Fig. 1, such an impeller blade is drawn, namely a means the hub in which the blade is rotatably mounted, b the leading edge, c. The outer front edge, d the inner front edge, e the trailing edge, f the wall of the . Turbine shaft.
The described type of processing results in a circular cylinder surface on the outer front edge, the development E-F of which in the plane shows a shape similar to the profile of an aircraft wing, as shown in the inset drawing in FIG. The upper and lower surfaces of the blade adjoin this end face almost at right angles, so that axial sections through the blade almost have the shape of a rectangle, the height of which becomes less and less after the exit and entry edge.
In Fig. 1, two such sections are partially drawn in an easily understandable manner in the blade top view. The blade is rounded at the leading edge b and sharpened at the trailing edge e, as shown by the section A-B. Sections parallel to the axis, which cut off only a cylinder segment-like piece from the blade, also have a trapezoidal cross-section (see section C-D in Fig. 1).
If the blades shaped in this way are rotated from the closed position into an operating position, whereby the connecting lines between the outermost points of the leading and trailing edge no longer lie in a plane perpendicular to the axis, then these outermost points have from the wall .des. Turbine shaft a greater distance than the middle parts of the outer impeller face, as shown in Fig. 1.
There is a gap at the inlet and outlet, which not only allows water to pass unused, but also in which vortices occur due to the impact of the water against the blade face, which affects a larger part of the blade surface and underside consume a lot of work.
Similar conditions occur on the inside end face d of the blade with which it rests on the hub body. Here the blade has to be worked out to such an extent that it does not jam on the hub in any operating position at the points with which it protrudes beyond the attachment point of the shaft carrying it.
The position of the largest opening is decisive for this. As a result is. In the partially or completely closed position at entry and exit, there is a gap between the inner face of the blade and the hub body, which, as a result of the sharp-edged delimitation of the cii @ Cuts is marked, is also harmful.
The present invention remedies the harmful effects of the gaps in that the end faces adjacent to the housing wall and the hub are no longer designed as cylindrical faces.
but that the blade is rounded not only along the trailing and leading edges, but also along its front edges. is too sharpened, so that there are no sharp-edged front surfaces, and that those ganten against .the water # -in flows are rounded, those edges from which it runs off are sharpened.
The edges can be shaped in such a way that, in continuation of the leading edge of the blade, a gentle rounding of the front edges is shown, which gradually becomes sharper and finally turns into a completely sharp shape when it collides with the blade outlet edge. The transitions - between the leading and leading edges and the front edges can be rounded off,
so that the shovel shows a continuous delimitation from the upper and lower surface.
In fig. ? a shovel of the grooved shape is shown as an exemplary embodiment of the invention. The drawn sections show the shape of the blade edges. g means the possible rounding of the I "l, - i --- an - es from the entry and exit.i: ane to the forehead edges.
The rounding and sharpening of the front edges. can be done in different ways, either by rounding off the upper and lower surface of the blade equally or by rounding off on the one hand.
Dept. for shovels? will be dif. in the operating room of the Seliaufeln on the circumference and in the partially or completely closed position on the near gaps are not avoided, since this is impossible at all when the shaft and the hub are designed as cylinders, but the harmful consequences are eliminated,
which result from the sharp-edged formation of the surfaces. Because now the water flowing into these gaps and against the blade edges can step unhindered onto the blade surfaces without getting into eddies and can also flow away without invertebrates.
After the detrimental consequences of the gap have been eliminated by the rounded and sharpened formation of the front edges, the roundings y at the transition points between the individual edges can be driven to such an extent that there is no sharp demarcation between the entry and exit edges
against the front edges i andL -rseits is present. but rather that the roundings extend in a gentle curvature on the circumference approximately to the blade axis and there merge or merge directly or with the interposition of an only short piece that runs concentrically to the housing wall when the blade is closed. stick to the hub up to the shovel,
with which the blade is stored in the hub ge, extend.
In Fig. Ä is drawn as a further embodiment example of the subject invention, a shovel in which the transitions are very rounded.
The specified blade shapes can also be used for the blades of the guide wheels and for fixed blades without an outer ring. With the latter, the gap can be avoided by precisely fitting the blades into the housing. The design of the blades shown and described avoids the need to make the gap as small as possible, so it allows less precise machining of the blades without causing harmful effects through the gap that then arises.
The new blade shapes are not limited to water turbines and pumps, but can also be used in steam turbines, compressors and other centrifugal machines.