Rohrkrümmer. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Rohrkrümmer, wie er z. B. an der Verbindungsstelle zweier Leitungsteile einer Grasturbinenanlage vorgesehen sein kann, und die Erfindung bezweckt von allem, die Strö- inungsverluste in solchen Krümmern zu ver mindern. Diese Verluste zeigen sich bekannt lieh in einer Verminderung des dynamischen Druckes des durch den Rohrkrümmer strö menden Mediums; diese Verluste sind über den Rohrquerschnitt stark verschieden und sind bei einem Rohrkrümmer in der Nähe der Innenwand des Rohrkrümmers am grössten.
Die Erfindung soll ferner die, annähernd gleiehmässige Verteilung der Verluste über den ganzen Rohrquerschnitt ermöglichen, was seinerseits zu einer annähernd gleichmässigen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung in den <B>Z,</B> stromabwärts des Krümmers liegenden Quer schnitten führt.
Es ist bekannt, dass Rohrkrümmerver- histe in gewissem Umfang herabgesetzt wer den können, wenn in der zwischen dem strom aufwärtsliegenden und dem stromabwärts liegenden Rohrteil des Krümmers, ein Schau felgitter angeordnet wird. Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, diese Schaufeln so anzuordnen und auszubilden, dass die oben genannten Ziele erreicht werden können.
Gemäss der Erfindung besitzt der Rohr krümmer plattenförmige, unprofilierte Um lenkschaufeln, die mit eine arithmetische Reihe bildenden Abständen an der Verbin- dungsstelle der beiden den Krümmer bilden den Rohrteile angeordnet sind, wobei diese Schaufeln an der Krümmerinnenseite den kleinsten Abstand aufweisen. Wenigstens die Innenwand des Rohrkrümmers bildet dabei einen kreisförmigen Bogen. Die Schaufeln be sitzen alle gleiche Sehnenlänge und sind para bolisch gekrümmt, wobei ihr Umlenkwinkel z.
B. um 10 % grösser ist als der vom Rohr krümmer gebildete Umlenkwinkel. Die Schau feln besitzen ferner eine solche Anstellung und eine solche Lage ihrer gekrümiiiten Flä- ehen relativ zur genannten Verbindungsebene zwischen den beiden Rohrteilen, dass sie zu sammen mit der kreisförmig gebogenen Innen seite des Krümmers einen Durchlass begren zen, der in Strömungsrichtung konvergiert,
und dass die Vorderkante jeder Schaufel mit der Achse des stromaufwärtsliegenden Rohr teils einen kleineren Winkel einschliesst als die Hinterkante der Schaufel mit der Achse des stromabwärtsliegenden Rohrteils, wobei beide Schaufelkanten gegen die Innenwand des Krümmers hin geneigt sind. Die Aussen seite des Krümmers ist zweckmässig ebenfalls kreisförmig gebogen, so dass die Schaufeln mit dieser Aussenseite einen Durehlass begrenzen, der in Strömungsrielltung divergiert.
Der konvergente Durchlass auf der Innen seite des Krümmers erteilt dem durchströmen den Medium eine kleine Bewegungskompo nente in Richtung gegen die Innenwand des Krümmers. Dadurch wird ein Ablösen der Strömung von dieser Innenwand verhindert, welehes Ablösen bekanntlich eine Hauptur- saehe der in Krümmern ohne Schaufeln auf tretenden Verluste ist. Wenn die genannte Wirkung jedoch zu ausgeprägt auftritt, dann neigt die Strömung an der Krümmeratissen- seite des stromabwärtsliegenden Rohrteils zum Ablösen, was dann entsprechend grosse Ver luste an der Aussenseite ergibt.
Bei entspre chender Ausbildung des Rohrkrümmers kann beiden genannten, einander entgegengesetzten Tendenzen entgegengewirkt werden, was so wohl kleine als auch gut verteilte Verluste zür Folge hat.
Das günstigste Anwendungsgebiet der Er <I>n</I> findung sind reehtwinklige Rohrkrümmer, die vielfach in Gasturbinenanlagen verwendet werden, um einen kompakten Aufbau dieser Einrichtungen erzielen zu können.
Der Erfindungsgegenstand ist in der bei liegenden Zeichnung beispielsweise näher dar gestellt.
Fig. 1 zeigt einen rechtwinkligen Rohr krümmer im Querschnitt, und Fig. 2 zeigt in grösserem Massstab die Schaufeln des in Fig. 1 gezeigten Krümmers. <B>D</B> ist die liehte Weite des Rohrkrümmers (in Zoll). Die Nennweite des Kanals an der Verbindungsstelle der stromaufwärts- und stromabwärtsliegenden Rohrteile X bzw. Y ist demnach: D/sin 45 oder # 2. D. Eine Schaufel F ist an der Innenseite des Krüm- niers vorgesehen, die eine kreisförmige über einen Winkel von 90 reichende Wölbung auf weist. Die Schaufeln V1, V2, V3 usw.
(Fig. 2) besitzen eine Sehnenlänge C und sind para bolisch gekrümmt, und zwar mit den in Fig. 2 gezeigten Winkeln, so dass der Umlenkwinkel 100 beträgt, also grösser ist als der Umlenk winkel des rechtwinkligen Krümmers. Die in Zoll gemessene Sehnenlänge steht mit der Rohrweite in folgendem Zusammenhang:
EMI0002.0010
Der Abstand a der Vorderkante L. E. der Schaufel von der Stelle maximaler Wölbungs- höhe beträgt 0,4 C und die Wölbungshöhe b an dieser Stelle beträgt 0,28 C. Jede Schaufel ist an der Vorderkante abgerundet, wie dies im Querschnitt in Fig. 3 (a) ersiehtlieh ist, und jede Schaufel ist ausserdem an der Hin terkante zugeschärft, siehe Fig. 3 (b), und zwar über eine Streeke von wenigstens 0,25 C, so dass eine messerscharfe Kante gebildet ist.
Die Schaufeln Vl, V2, V3 usw. einer Ge- Gamtzahl von N Sehaufeln, welche Anzahl durch folgende Gleichung bestimmt ist:
EMI0002.0013
(auf die, nächste ganze Zahl abgerundet) besitzen die Abstände Sl, S2, S3, usw. (gemessen an ihren Hinterkan ten), wobei diese Abstände sieh nach einer arithmetischen Reihe ändern. S, ist der klein ste Abstand an der Innenseite des Krümmers und beträgt 0,3 C.
Die konstante Differenz <B>A</B> der arithmetischen Reihe ist durch folgende Gleichung gegeben:
EMI0002.0014
Der Abstand Sn in Zoll zwischen zwei Schaufeln V,1 und Vn beträgt dabei <B>C</B> s', = S, <B>+</B> (it-1) <B>d</B> Die Schaufeln besitzen eine Anstelluno, wie dies in Fig. <B>1</B> gezeigt ist, von<B>150</B> zur Normalen zür Trennungsebene der beiden Rohrteile.
Die Vorderkanten der Sehaufeln ,schliessen somit einen Winkel von<B>90</B> mit der Achse des stromaufwärtsliegenden Rohrstük- kes ein, während die Hinterkanten der Schau feln mit der Achse des stromabwärtsliegen- den Rohrstückes einen Winkel von<B>80</B> ein schliessen. Die Schaufelkanten sind dabei in beiden Fällen gegen die Innenwand das Krümmers hin geneigt.
Die beschriebenen Abmessungen eines Krümmers mit Kreisquersehnitt, dessen Durchmesser mit<B>D</B> angenommen wurde, gel ten auch für Krümmer mit rechtwinkligem Querschnitt, wenn die Verluste von der glei- ehen Grössenordnung sind, wie die Verluste eines Krümmers mit Kreisquersehnitt. Aus diesem Grund können die genannten Formeln als mehr oder weniaer allgemeingültig ange sehen werden, Die aus dünnen Platten gebildeten Schau feln können durch Krümmen von Metallble- ehen hergestellt werden, und müssen an schliessend nur an der Vorderkante abgerun- clet bzw.
an der Hinterkante zugesehärft wer den. Ein besonders einfacher Krümmer der beschriebenen Art wird z, B. an der Trenn stelle der beiden Rohrteile mit einem ellipti- sehen oder rechteckigen Abdeckring versehen, ,je nachdem der Krümmer Kreisquersehnitt oder rechteckigen Querschnitt aufweist. Der Abdeekring G wird durch einen schmalen Metallstxeigen gebildet, dessen Enden mit einander verbunden sind.
Dies ermöglicht seinerseits eine einfache Konstruktion des Krümmers in folgender Weise: Vorerst wer den die beiden Krümmerteile an den Abdeck- ring angeschweisst, worauf eine kreisförmig gebogene Schaufel, welche die Innenwand des Krümmers bildet, angebracht und festge- sehweisst wird. Dann wird das Innere des Krümmers gesäubert, z. B. von Hand glatt gefeilt, so dass ebene, kontinuierlich verlau fende Innenflächen gebildet werden. Dann werden die Stellungen der Umlenkschaufeln bestimmt und der Abdeckring wird entspre- ehend geschlitzt, so dass diese Schaufeln ein gesetzt werden können.
Dann werden diese Sehaufeln in die Schlitze eingesetzt, an die Aussenfläehe des Abdeckringes festgesehweisst und verstemmt. Damit ist ein einwandfreier Krümmer geschaffen, der keine rauhen Schweissnähte auf der Innenseite aufweist. Die Begrenzung auf der Aussenseite des Krümmers wird durch den Abdeckring selbst gebildet, da es meist schwierig ist, dort eine gekrümmte Schaufel anzubringen; dies ge nügt auch im allgemeinen, besonders da eine separate Endsehaufel nur eine geringe Ver besserung des Wirkungsgrades bringt.