Schaufel für hydraulische Maschinen. Die Erfindung betrifft eine Schaufel für hydraulische Maschinen, wie Wasserturbinen, Pumpen, Schiffspropeller.
Diese Schaufel weist ein Schaufelblatt und mindestens einen mit diesem aus einem Stück bestehenden Schaufelteller auf.
Der Übergang vom Schaufelblatt zum Schaufelteller wird aus Festigkeitsgründen durch eine Hohlkehle abgerundet. Dadurch wird das Fussprofil des Schaufelblattes ört- lieh verdickt. Die Stromlinien der die Schau feln beaufsehlagenden Strömung werden an den Stellen, an welchen das Fussprofil ver dickt ist, abgedrängt, Lind es treten, insbe sondere auf der Saugseite des Profils, hohe örtliche Übergeschwindigkeiten und damit auch Unterdruckspitzen auf. Diese Stellen sind daher bezüglich Kavitation besonders ge fährdet.
Die Erfindung bezweckt nun, eine Schau felform zu schaffen, bei welcher das Auftre ten solcher Unterdruckspitzen und damit die erwähnten Nachteile in bezug auf das Auf treten von Kavitation vermieden werden. Die ser Zweck wird gemäss Erfindung dadurch erreicht, dass das Schaufelblatt beine Über- gang zum Schaufelteller auf mindestens einer eite eine Hohlkehle aufweist, welche über S<B>S</B> den Schaufelteller hinaus mit zunehmender Entfernung vom Schaufelteller allmählich auslaufend fortgesetzt ist.
Eine solche allmählich auslaufende Fort setzung der Hohlkehle bewirkt nun, dass das Schaufelprofil auch in der Nähe des Schaufel tellers in Strörnungsrichtung eine stetig ver laufende Form hat unter Vermeidung örtlich begrenzter Verdickungen. Damit werden scharfe Ablenkungen der Strömung, welche hohe Unterdruckspitzen zur Folge haben, vermieden.
Da die tiefsten Drücke auf der Saugseite des Profils auftreten, ist es besonders zweck mässig, die 'Schaufel so auszubilden, dass das Schaufelblatt auf der Saugseite beim über- gang; zum Schaufelteller eine Hohlkehle auf weist, welche über den Schaufelteller hinaus mit Entfernung vom Schaufelteller allmäh lich auslaufend fortgesetzt. ist.
Eine günstige Wirkung wird dabei schon erzielt, wenn die Hohlkehle nur in Richtung gegen die Eintrittskante -des Schaufelblattes fortgesetzt. ist. Eine weitere Verbesserung ergibt sieh, wenn die Hohlkehle in Richtung gegen die Eintrittskante und in Richtung ge gen die Austrittskante des Schaufelblattes fortgesetzt ist-. Besonders sanfte Übergänge in der Profilforen werden erzielt, wenn die Hohlkehle bis zur Eintrittskante, bzw. bis zur Eintrittskante und bis zur Austrittskante des Schaufelblattes fortgesetzt ist.
In der beiliegenden: Zeichnung sind Aus führungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig.l eine. Laufschaufel einer Ka.plan- turbine in Ansicht, Fig. 2 einen Schnitt durch die Schaufel nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig.3 einen Schnitt durch die Schaufel nach der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 bis 7 verschiedene Ausführungs formen, mit Schnitt durch das Schaufelblatt und Ansicht gegen den Schaufelteller.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaufel besteht aus einem Schaufelblatt 1, einem Schaufel teller 2 und einem Drehzapfen 3. Die Saug seite des Schaufelblattes ist dem Beschauer zugewendet und die Druckseite vom Beschauer abgewendet. Das Schaufelblatt hat eine Ein trittskante 4 und eine Austrittskante 5. Der Übergang vom Schaufelblatt 1 zum Schaufel teller 2 ist durreh eine Hohlkehle 6 abgerun det. Diese Hohlkehle ist über den Schaufel teller hinaus allmählich auslaufend fortge setzt und erstreckt sich bis zur Eintritts kante 4 und zur Austrittskante 5 des Schau felblattes. Das Schaufelblatt 1 weist somit auf der Saugseite beim Übergang zum Schaufelteller 2 eine Hohlkehle auf, welche über den Schaufelteller hinaus mit zuneh mender Entfernung vom Schaufelteller all mählich auslaufend fortgesetzt ist.
Der Schnitt durch die Schaufel nach der Linie II-II zeigt einen Verlauf nach Fig. 2. Die Hohlkehle 6 bildet den, allmählichen Übergang vom Schaufelblatt zum Schaufel teller auf der Saugseite des 'Schaufelblattes. Auf der Druckseite wird der Übergang durch eine Hohlkehle 7 gebildet.
Der ausserhalb des Tellers auf der Ein trittsseite durch die Schaufel gelegte Schnitt nach der Linie III-III ist in Fig. 3 dar gestellt. Auf der Saugseite des Profils ist die Hohlkehle 6 auch in diesem Schnitt noch zu erkennen; sie ist aber kleiner als beim Schau felteller. Die auf der Druckseite den Über gang vom Schaufelblatt zum Schaufelgeller bildende Hohlkehle 7 ist dagegen nicht bis zu dem Schnitt III-III fortgesetzt, so dass das Schaufelblatt an dieser Stelle auf der Druckseite keine Ausrundung aufweist. Mit 8 ist ein Teil der Laufradnabe, in welche die Schaufel eingesetzt ist, bezeichnet.
Das Schaufelblatt 1 Weist somit auf der Saugseite beim Übergang zum Schaufel teller 2 eine Hohlkehle 6 auf, welche über den Schaufelteller hinaus mit zunehmender Entfernung vom Schaufelteller allmählich auslaufend' fortgesetzt ist.
In den Fig. 4 bis 7 ist wieder das Schau felblatt mit 1 und der Schaufelteller mit bezeichnet. Die druckseitige Hohlkehle am Übergang zum Sehaufelteller hat wiederum das Bezugszeichen 7. Mit 6Ú, 6ê, 6s und 64 sind dagegen verschiedene Ausführungsfor men der saugseitigen Hohlkehle bezeichnet. Bei der in Fig. 4 dargestellten Schaufel ist die Hohlkehle 6Ú nur in Richtung gegen die Eintrittskante 4 des Sehaufelblattes fortge setzt. Die Hohlkehle 62 gemäss Fig. 5 ist da gegen in Richtung gegen die Eintrittskante 4 und in Richtung gegen die Austrittskante 5 fortgesetzt. Die Hohlkehle 6 der in Fig. 6 dargestellten Schaufel ist bis zur Eintritts kante 4 und die Hohlkehle 64 der in Fig. 7 dargestellten Schaufel bis zur Eintrittskante 4 und bis zur Austrittskante 5 fortgesetzt.
Bei den Beispielen ist die Hohlkehle auf der Druckseite nicht über den Schaufelteller hin aus fortgesetzt.
In der erfindungsgemässen Weise können Leitschaufeln und Laufschaufeln von ly- draulischen Maschinen ausgebildet werden. Schaufeln, welche an beiden Enden des Schaufelblattes einen Schaufelteller aufwei sen, können auf der Seite des einen oder des andern oder beider Teller erfindungsgemäss aus-eführt sein. Es betrifft dies insbesondere Leitschaufeln oder Laufseliaufeln von Rohr- t lirbinen.
Bucket for hydraulic machines. The invention relates to a shovel for hydraulic machines such as water turbines, pumps, ship propellers.
This blade has a blade and at least one blade plate which is made in one piece with the blade.
The transition from the blade to the blade plate is rounded off by a groove for reasons of strength. As a result, the root profile of the airfoil is locally borrowed. The streamlines of the flow acting on the blades are displaced at the points where the foot profile is thicker, and high local excess velocities and thus negative pressure peaks occur, in particular on the suction side of the profile. These places are therefore particularly vulnerable to cavitation.
The invention now aims to create a blade shape in which the Auftre th such vacuum peaks and thus the disadvantages mentioned with respect to the occurrence of cavitation are avoided. This purpose is achieved according to the invention in that the blade at the transition to the blade plate has a groove on at least one side, which continues gradually tapering beyond S <B> S </B> the blade plate with increasing distance from the blade plate.
Such a gradually tapering continuation of the fillet now has the effect that the blade profile also has a steady shape in the direction of the flow in the vicinity of the blade plate, avoiding locally limited thickenings. This avoids sharp deflections of the flow, which result in high negative pressure peaks.
Since the lowest pressures occur on the suction side of the profile, it is particularly useful to design the blade in such a way that the blade on the suction side at the transition; to the shovel plate has a groove which continues gradually Lich tapering beyond the shovel plate with distance from the shovel plate. is.
A favorable effect is already achieved if the fillet is only continued in the direction towards the leading edge of the blade. is. A further improvement results when the fillet is continued in the direction against the leading edge and in the direction against the trailing edge of the airfoil. Particularly smooth transitions in the profile forums are achieved if the fillet is continued up to the leading edge, or up to the leading edge and up to the trailing edge of the blade.
In the accompanying: drawings are shown from exemplary embodiments of the invention. They show: Fig.l a. A view of the rotor blade of a Ka.plan turbine, FIG. 2 a section through the blade along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 a section through the blade along the line III-III in FIG. 1, FIG. 4 to 7 different execution forms, with a section through the blade and view against the blade plate.
The blade shown in Fig. 1 consists of a blade 1, a blade plate 2 and a pivot 3. The suction side of the blade is facing the viewer and the pressure side facing away from the viewer. The blade has a stepping edge 4 and a trailing edge 5. The transition from the blade 1 to the blade plate 2 is rounded off by a groove 6. This fillet is on the shovel plate also gradually tapering continues and extends to the entry edge 4 and the exit edge 5 of the blade blade. The blade 1 thus has a groove on the suction side at the transition to the blade plate 2, which is continued gradually tapering beyond the blade plate with increasing distance from the blade plate.
The section through the blade along the line II-II shows a course according to FIG. 2. The fillet 6 forms the gradual transition from the blade to the blade plate on the suction side of the 'blade. On the pressure side, the transition is formed by a groove 7.
The outside of the plate on the A side through the shovel laid section along the line III-III is shown in Fig. 3 represents. On the suction side of the profile, the fillet 6 can also be seen in this section; but it is smaller than the swing plate. The groove 7 forming the transition from the blade to the blade on the pressure side, on the other hand, is not continued as far as the section III-III, so that the blade does not have any rounding at this point on the pressure side. With 8 a part of the impeller hub into which the blade is inserted is designated.
The blade 1 thus has a groove 6 on the suction side at the transition to the blade plate 2, which is continued gradually tapering beyond the blade plate with increasing distance from the blade plate.
In Figs. 4 to 7, the blade blade is again indicated by 1 and the blade plate with. The groove on the pressure side at the transition to the Sehaufelteller again has the reference number 7. 6Ú, 6ê, 6s and 64, on the other hand, denote various embodiments of the groove on the suction side. In the case of the blade shown in FIG. 4, the fillet 6Ú is only continued in the direction towards the leading edge 4 of the blade blade. The fillet 62 according to FIG. 5 is continued in the direction towards the entry edge 4 and towards the exit edge 5. The fillet 6 of the blade shown in FIG. 6 is continued up to the inlet edge 4 and the fillet 64 of the blade shown in FIG. 7 up to the inlet edge 4 and up to the outlet edge 5.
In the examples, the fillet on the pressure side is not continued beyond the blade plate.
Guide vanes and rotor blades of hydraulic machines can be formed in the manner according to the invention. Shovels which have a shovel plate at both ends of the blade can be designed according to the invention on the side of one or the other or both plates. This applies in particular to guide vanes or rotor blades of tubular turbines.