DD139742A1

DD139742A1 - BUCKET GRID

Info

Publication number: DD139742A1
Application number: DD20880878A
Authority: DD
Inventors: Manfred Poeschl
Original assignee: Manfred Poeschl
Priority date: 1978-11-01
Filing date: 1978-11-01
Publication date: 1980-01-16

Abstract

Die Erfindung betrifft die Gestaltung des Schaufelprofiles für stark .umlenkende ruhende Verzögerungsgitter. Das Ziel besteht darin, den Aufwand für den Entwurf des Schaufelgitters und für die' Fertigung durch gezielte Ausnutzung der SekundärStrömung zu verringern. Die Aufgabe geht davon aus, trotz unvermeidlicher Ablösung der Strömung von der konvexen Seite des Schaufelkanales die Schaufeln so' zu gestalten, daß die geforderte mittlere Abströmrichtung des Fördermittels garantiert ist. Die Lösung der Erfindung besteht darin, daß der vordere, von der Eintrittskante bis zum Ablösepunkt reichende Teil der Schaufeln in bekannter Weise profiliert ist, etwa vom Ablösepunkt bis zur Austrittskante die konkave Seite eine gegenüber bekannten Profilen wesentlich stärkere Krümmung aufweist und die konvexe Seite besitzt vom Ablösepunkt bis zur Austrittskante eine das Tötwasser aufnehmende Ausnehmung, wobei der im Bereich der Ausnenmung verbleibende Schaufelteil ein festigkeitsbedingtes Minimum aufweist.The invention relates to the design of the blade profile for strong diverting static delay grids. The goal is to the effort for the design of the blade grid and for the 'production to reduce by targeted utilization of the secondary flow. The Task assumes, despite inevitable separation of the flow from the convex side of the blade channel the blades so 'too arrange that the required mean outflow of the Conveyor is guaranteed. The solution of the invention is that the front, ranging from the leading edge to the separation point Part of the blades is profiled in a known manner, such as from Detachment point to the trailing edge of the concave side opposite known profiles has much greater curvature and the convex side has from the separation point to the trailing edge of a Dead water receiving recess, wherein in the area of Ausausmung remaining blade part has a strength-related minimum.

Description

Titel der Erfindung: Sch_aufelgitterTitle of the invention: Sch _a ufelgitter

Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft die Gestaltung des Schaufelprofiles für stark umlenkende ruhende Verzögerungsgitter.The invention relates to the design of the blade profile for strongly deflecting stationary delay grid.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Schaufelgitter werden unter anderem in Strömungsarbeitsmaschinen eingesetzte Sie haben die Aufgabe, dem Fördermittel eine geforderte Richtungsänderung zu erteilen und gleichzeitig kinetische Energie mit möglichst hohem 'tfirkungsgrad in statische Druckenergie umzuwandeln. Zur Erzielung einer gewünschten Belastungsverteilung ist oftmals eine Profilierung erforderlich. Die Strömung durch Schaufelgitter wird anschaulich in zwei Bandbereiche in der Mhe der beiden Begrenzungswände und in einen dazwischenliegenden, den sogenannten ebenen Bereich, unterteilt. Im ebenen Bereich liegt eine Strömung vor, die im wesentlichen durch Zuströmung, Gittergeometrie und Schaufelgrenzschicht bestimmt wird«, Die R_andbereiche sind durch eine starke Wechselwirkung mit der Grenzschicht an" den Begrenzungswänden gekeiinzeichnet. Die Druckdifferenz zwischen der konkaven Seite des Strömungskanals und der konvexen Seite ruft in den Grenzschichten beider Begrenzungswände eine Querströmung in Richtung des Druckgefälles hervor. Diese Sekundärström.ung transportiert Strömungsmittel aus der Grenzschicht der konkaven Seite in die Grenzschicht der Begrenzungswand und aus dieser dann in die Grenzschicht der konvexen Seite. Dadurch wird letztere zusätzlich verdickt und es erhöht sich die Gefahr, daß die Strömung von dex^v konvexen Seite sich ablöst.Characteristics of the known technical solutions: Bucket lattices are used inter alia in fluid flow machines They have the task to give the conveyor a required change in direction and simultaneously convert kinetic energy with the highest possible tfirkungsgrad in static pressure energy. To achieve a desired load distribution often profiling is required. The flow through the blade grid is clearly subdivided into two band areas near the two boundary walls and into an intermediate area, the so-called flat area. In the planar region, a flow is present, which is essentially determined by the inflow, lattice geometry and blade boundary layer, "The R _a ndbereiche are gekeiinzeichnet by a strong interaction with the boundary layer on" the boundary walls. The pressure difference between the concave side of the flow channel and the convex This secondary flow conveys fluid from the boundary layer of the concave side into the boundary layer of the boundary wall and from there into the boundary layer of the convex side, thereby further thickening the latter and thickening it increases the risk that the flow of dex ^v convex side peels off.

Der Entwurf von Schaufelgittern erfolgt nach Berechnung sine thoden der Hydrodynamik und Gasdynamik. Ausgehend von einer reibungsfreien Strömung wird als erster Schritt ein Gitter entworfen. Als zweiter Schritt wird anschließend nach einer Methode der Grenzschichttheorie die Entwicklung der Grenzschicht in der realen Gitterströmung vorausberechnet. Es ist auch eine Eechenmethode bekannt, die es gestattet, die Wechselwirkung zwischen den Grenzschichten der Seitenwände und den Schaufelgrenzschichten im voraus abzuschätzen (dritter Schritt). Diese drei Rechenschritte' sind stets mehrmals durchzuführen, bevor ein akzeptables Optimum für das gewünschte Gitter gefunden ist.The design of vane grids is based on calculation sine methods of hydrodynamics and gas dynamics. Starting with a friction-free flow, the first step is to create a grid. As a second step, the development of the boundary layer in the real lattice flow is then precalculated by a method of boundary layer theory. There is also known a method of making it possible to estimate in advance the interaction between the boundary layers of the sidewalls and the blade boundary layers (third step). These three calculation steps' must always be performed several times before an acceptable optimum for the desired grid is found.

Der Zeit-=- und Mittelaufwand·-hierfür ist sehr hoch. Trotzdem gibt es eine Vielzahl Anwendungsfälle, wo die geforderte Richtungsänderung der Strömung so hoch ist, daß bereits beim Entwurf erkennbar ist, daß sich kein Schaufelgitter entwerfen läßt, das ohne jede Ablösung an der konvexen Seite arbeitet. Weiterhin ist eine große Erfahrung notwendig, um die Wirkung dieser Ablösung abzuschätzen und durch ^Korrektur am theoretischen Entwurf die geforderte Richtungsänderung doch noch zu erzielen* Die relativ große Unsicherheit bei der Abschätzung der Wirkung der Sekundärströmung macht diese Korrektur jedoch ebenfalls sehr unsicher» So erhält man als Ergebnis eines großen Entwicklungsaufwandes oftmals ein Schaufeigitter, das die geforderten Parameter nur sehr unvollkommen! realisiert«. Eine weitere Möglichkeit, die Ablösung zu reduzieren besteht darin, die Zahl der Schaufeln zu erhöhen. Dadurch verteilt sich die Gitterbelastung auf mehr Schaufeln. Eine Vergrößerung der Schaufelzahl bringt aber eine vergrößerte Oberfläche mit sich und erhöht gleichzeitig durch Verkleinerung des freien Durchströmquerschnittes die Geschwindigkeit im Schaufelkanal. Beides zusammen ergibt eine starke Zunahme der Oberflächenreibung und damit eine rapide Verschlechterung des Wirkungsgrades. Es ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, die Wirkung der Sekundärströmung zu vermindern, indem durch eine hohe Oberflächengüte die Dicke der Grenzschichten auf den Schaufeln und den Begrenzungsw'änden möglichst klein gehalten wird·The time - = - and average effort - this is very high. Nevertheless, there are a variety of applications where the required change in direction of the flow is so high that it can be seen already in the design that can not design a blade grid that works without any detachment on the convex side. Furthermore, a great deal of experience is needed to estimate the effect of this replacement and to achieve the required change in direction by correcting the theoretical design. The relatively large uncertainty in estimating the effect of the secondary flow also makes this correction very uncertain. " as a result of a great development effort often a blade grid, the required parameters only very imperfect! realized. " Another way to reduce separation is to increase the number of blades. As a result, the grid load is distributed over more blades. However, an increase in the number of blades brings with it an enlarged surface and at the same time increases the speed in the blade channel by reducing the free flow cross-section. Both together result in a strong increase in surface friction and thus a rapid deterioration in efficiency. There is also the possibility of reducing the effect of the secondary flow by keeping the thickness of the boundary layers on the blades and the boundary walls as small as possible by means of a high surface quality.

Das bedingt jedoch eine aufwendige Konstruktion und Fertigung, die aus ökonomischen Gründen nicht vertretbar ist. Dieser Mehraufwand kann ohnehin die Wirkung der Sekundärströmung und damit die Unsicherheit nur verringern, aber nicht ausschalten.However, this requires a complex design and manufacturing, which is unreasonable for economic reasons. This additional effort can only reduce the effect of the secondary flow and thus the uncertainty, but not turn off.

Die 'Mängel der bisherigen Entwurfspraxis für Schaufelgitter machen sich um so stärker bemerkbar, je größer die geforderte Richtungsänderung des Strömungsmittels ist und je niedriger der Schaufelkanal, das heißt, je kleiner der Abstand zwischen beiden Begrenzungswänden ist.The 'shortcomings of the previous design practice for blade lattice make the more noticeable, the greater the required change in direction of the fluid and the lower the blade channel, that is, the smaller the distance between the two boundary walls.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Aufwand für den Entwurf des Schaufelgitters und für die Fertigung durch gezielte Ausnutzung der Sekundärströmung zu verringern.The aim of the invention is to reduce the effort for the design of the blade grid and for the production by targeted utilization of the secondary flow.

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, trotz unvermeidlicher Ablösung der Strömung von der konvexen Seite des Schaufelkanales infolge hoher Gitterbelastung die Schaufeln so zu gestalten, daß die geforderte mittlere Abströmrichtung des Fördermittels garantiert wird.The invention sets itself the task, despite inevitable separation of the flow from the convex side of the blade channel due to high lattice loading to make the blades so that the required mean outflow direction of the conveyor is guaranteed.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der vordere, von der Eintrittskante bis zu dem Punkt, wo die Ablösung der Strömung beginnt, reichende Teil der Schaufeln in bekannter Weise profiliert ist, etwa vom Ablösepunkt bis zur Austrittskante die konkave Seite des Schaufelkanales eine gegenüber bekannten Profilen wesentlich stärkere· Krümmung aufweist und die konvexe Seite des Schaufelkanals vorn Ablösepunkt bis zur Austrittskante eine das Totwasser aufnehmende Ausnehmung besitzt, wobei der im Bereich der Ausnehmung verbleibende Schaufelteil ein festigkeitsbedingtes Minimum aufweist. Die Schaufeln sind aus relativ dünnem Blech geformt und formsteif mit dem tragenden Teil verschweißt und im Ablösepunkt mit einer ausgeprägten Abiaufkante versehen.According to the invention, the object is achieved in that the front, from the leading edge to the point where the separation of the flow begins, reaching part of the blades is profiled in a known manner, approximately from the separation point to the trailing edge of the concave side of the blade channel a known Profiles has much greater · curvature and the convex side of the blade channel from the separation point to the trailing edge has a dead water receiving recess, wherein the blade portion remaining in the region of the recess has a strength-related minimum. The blades are formed of relatively thin sheet metal and welded rigidly to the supporting part and provided at the separation point with a pronounced Abiaufkante.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen , .In the accompanying drawings show.

Fig» 1: eine bekannte Prcfilgestaltung Fig. 2j das erfindungsgemäße Schäufe!profilFig. 1: a known Prcfilgestaltung Fig. 2j the inventive profile!

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Pig. 3'' Rückführgitter eines Kreiselverdichters in geschweißter AusführungPig. 3 '' return grille of a centrifugal compressor in welded design

In Fig* 1. ist ein stark umlenkendes Profilgitter üblicher Ausführung dargestellt. Bei 2 kommt es zur Ablösung der Strömung von der konvexen Seite 6 .des Schaufelkanal es. Das Ablösegebiet 8 versperrt teilweise den Schaufelkanal. Die Durchströmung wird in Richtung der konkaven Seite 3 abgelenkt und es ergibt sich, nachdem sich das ungleichmäßige Geschwindigkeitsfeld im Austrittsquerschnitt ausgeglichen hat, eine beträchtliche Minderuml'enkiing. ,Die Pfeile stellen schematisch die örtliche Geschwindigkeit im Austrittsquerschnitt nach Größe und Richtung dar.In Fig * 1. a strongly deflecting profile grid of conventional design is shown. At 2, the flow from the convex side 6 of the blade channel escapes. The separation region 8 partially obstructs the blade channel. The flow is deflected in the direction of the concave side 3 and, after the uneven velocity field in the outlet cross-section has been compensated, there is a considerable decrease in the circumference. , The arrows represent schematically the local velocity in the outlet section according to size and direction.

I'igv 2 zeigt das erfindungsgemäße Schaufelgitter für gleiche Strömungsparameter. Der vordere, von der Eintrittskarte 1 bis zum Punkt 2 reichende Teil der Schaufeln ist in bekannter Weise profiliert. Die theoretische Gitterbelastung ist weitgehend in diesem Bereich konzentriert. Das Profil ist bewußt so gestaltet, daß bei 2 theoretisch Ablösung auftritt. Diese Ablösung wird durch die praktische Schaufelgestaltung auch erzwungen.FIG. 2 shows the blade grid according to the invention for the same flow parameters. The front, from the ticket 1 to the point 2 reaching part of the blades is profiled in a known manner. The theoretical lattice loading is largely concentrated in this area. The profile is deliberately designed so that theoretically separation occurs at 2. This detachment is also enforced by the practical blade design.

Der weitere Verlauf der Schaufel hat im wesentlichen die Punktion der Ströiaungsführung. Die konkave Seite 3 des Schaufelkanales weist gegenüber dem Profil nach Pig. 1 eine wesentlich stärkere Krümmung auf, die etwa im Punkt 2 beginnt und bis zur Austrittskante 4· reicht. Dadurch wird bis zur Austrittskante 4 an der konkaven Seite 3 eine intensive Sekundärströmung in Sichtung des !rotwassergebietes 9 erzeugt. Durch die erfindungsgemäße Schaufeigest_altung wird das Totwasser, das durch die Ausnehmung 5 aufgenommen wird, leicht abgedrängt und versperrt den Schaufelkanal nicht. Die örtliche Abströmrichtung, die durch die Pfeile in Pig. 2 schematisch dargestellt ist, ergibt sich aus der Überlagerung der. Gitter-Kernströmung mit der intensiven Sekundärströmung. Da letztere in Richtung der gewünschten Umlenkung wirkt, kann durch entsprechende Wahl der Überkrümmung <f leicht die gewünschte'örtliche Abströnn?ichtung erzielt werden. Die mittlere Abströmrichtu.ng ergibt sich in bekannter Weise durch die Ausgleichsvorgänge stromabwärts vom.Austrittsquerschnitt.The further course of the blade essentially has the puncture of the flow guidance. The concave side 3 of the blade channel faces Pig's profile. 1 a much greater curvature, which begins approximately at the point 2 and extends to the trailing edge 4 ·. As a result, an intensive secondary flow in the direction of the red water region 9 is produced up to the outlet edge 4 on the concave side 3. The inventive Schaufeigest _a ltung the dead water, which is received by the recess 5 is slightly pushed and does not block the blade channel. The local outflow direction indicated by the arrows in Pig. 2 is shown schematically, resulting from the superposition of. Lattice core flow with intensive secondary flow. Since the latter acts in the direction of the desired deflection, by appropriate choice of the curvature <f, the desired local Abströnn? Ichtung can be easily achieved. The mean Abströmrichtu.ng results in a known manner by the balancing processes downstream vom.Austrittsquerschnitt.

Neben dem bereits erwähnten Vorzug, trotz Ablösung an der konvexen. Seite· 6 des Sohatifelkariales 3ede gewünschte mittlereIn addition to the already mentioned preference, despite detachment at the convex. Side · 6 of Sohatifelkariales 3ede desired middle

Abströmrichtung zu erzielen, bietet die erfindungsgemäße Schaufelgestaltung die Möglichkeit des konsequenten Loichtbaues. Der im Bereich der Ausnehmung 5 verbleibende Schaufelteil 10 weist ein festigkeitsbedingtes Minimum auf. Fig. 3 stellt ein Rückführgitter eines Radialverdichters dar©· Die Schaufeln sind aus relativ dünnem Blech geformt und formsteif mit dem tragenden Teil verschweißt. Sin besondere!¹ Vorteil dieser Ausführung ist die vollständige Fixierung des Schaufelendes« Gerade dort besteht bei aufgeschraubten Schaufeln immer ein freies Ende und damit die Gefahr von Schwingungsbrüchen mit ihren schwerwiegenden Folgen für die gesamte Maschine. 'To achieve outflow direction, the inventive blade design offers the possibility of consistent Loichtbaues. The remaining in the region of the recess 5 blade portion 10 has a strength-related minimum. Fig. 3 shows a return grille of a centrifugal compressor © · The blades are formed from relatively thin sheet metal and welded rigidly to the supporting part. Sin special! ¹ advantage of this design is the complete fixation of the blade end «There is always screwed blades always a free end and thus the risk of vibration breaks with their serious consequences for the entire machine. '

Die erfindungsgemäße Gestaltung gestattet eine beliebig feste Verschweißung der Schaufel. Die Schweißnaht liegt innerhalb. des Ablösegebietes. Die Strömung an der konkaven Seite 3 wird nicht gestört.The design according to the invention allows any desired firm welding of the blade. The weld is inside. of the transfer area. The flow on the concave side 3 is not disturbed.

Die in der Fig. 3 rechts dargestellte Schaufel besitzt eine ausgeprägte Ablaufkante 7 an der konvexen Seite 6 des Schaufelkanalso Dadurch wird die Bildung eines mitdrehenden Wirbels im Ablösegebiet gefördert und dessen UmstrÖmung erleichtert«The blade shown on the right in FIG. 3 has a pronounced outflow edge 7 on the convex side 6 of the blade channel. Thus, the formation of a co-rotating vortex in the detachment region is promoted and its circulation facilitated. "

Claims

invention claim

Vane profile for highly deflecting retardation gratings, characterized in that the front part of the blades reaching from the leading edge (1) to the point (2) is profiled in a known manner, from about the point (2) to the trailing edge (4). the concave side (3) of the blade channel has a considerably greater curvature compared to known profiles, and the convex side (6) of the blade channel has from point (2) to the outlet edge (4) a recess (5) which receives the dead water, wherein the Area of the recess (5) remaining blade part (10) has a strength-related minimum. .. '

2. blade profile according to item 1, characterized in that the blades are formed from relatively thin sheet and dimensionally stable welded to the supporting part and in the point (2) with a pronounced run-off edge (7) are provided.

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