DE1046246B - Axialverdichter - Google Patents

Axialverdichter

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Publication number
DE1046246B
DE1046246B DED20484A DED0020484A DE1046246B DE 1046246 B DE1046246 B DE 1046246B DE D20484 A DED20484 A DE D20484A DE D0020484 A DED0020484 A DE D0020484A DE 1046246 B DE1046246 B DE 1046246B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
blade
axial compressor
collar
boundary layer
compressor according
Prior art date
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Pending
Application number
DED20484A
Other languages
English (en)
Inventor
Erwin Schnell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
Priority to DED20484A priority Critical patent/DE1046246B/de
Publication of DE1046246B publication Critical patent/DE1046246B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/145Means for influencing boundary layers or secondary circulations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

In dem Bestreben, Axialverdichter für sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen geeignet zu machen, wird gemäß der Erfindung eine nach rückwärts gepfeilte Beschaufelung vorgeschlagen mit wenigstens einem mindestens annähernd in konstantem Abstand zur Hauptachse der Maschine verlaufenden, als Grenzschichtzaun wirkenden Bund. Gepfeilte Schaufeln sind bekannt und in vorwärts gepfeilter Ausführung empfohlen worden.
Ferner sind Axialverdichterschaufeln mit einem Grenzschichtzaun bekannt, deren Eintritts- und Austrittskanten, nach außen aus Festigkeitsgründen zusammenlaufend, je gegen die Senkrechte zur Verdichterachse etwas geneigt sind, und zwar die Eintrittskante nach vorwärts und die Austrittskante nach vorwärts.
Die Erfindung befaßt sich demgegenüber mit einer betont rückwärts gepfeilten Beschaufelung, also einer Beschaufelung, bei der die Eintrittskanten der Schaufeln nicht senkrecht oder nahezu senkrecht zu der Maschinenlängsachse verlaufen, sondern merklich schräg nach rückwärts in Strömungsrichtung geneigt sind. Solche Schaufeln weisen auch bei großen axialen Strömungsgeschwindigkeiten, die sich der Schallgeschwindigkeit nähern und folglich an sich einen schlechten Wirkungsgrad zur Folge hätten, noch einen guten Wirkungsgrad auf, weil hierfür nur die senkrecht zur Eintrittskante der Schaufel verlaufende Komponente der Strömung maßgebend ist und diese bei der gepfeilten Schaufelform erheblich kleiner als der Betrag der axialen Strömung ist.
Solche Schaufeln haben sich aber bisher nicht durchsetzen können, offenbar weil sie bezüglich der Gefahr des Abreißens der Strömung und des sogenannten »Pumpens« besonders heikel sind. Dies hat im einzelnen die folgenden Ursachen: Beim Durchströmen eines axialen Schaufelrades bilden sich infolge der Zähigkeit des Strömungsmittels um die Schaufeln Grenzschichtgebiete aus, in denen die Strömungsgeschwindigkeit von dem Wert der freien Strömung bis auf Null an der Schaufeloberfläche abnimmt. Die in diesen Grenzschichten enthaltenen Teilchen erfahren infolge der Rotation des Schaufelrades eine Zentrifugalbeschleunigung, die an den Schaufeloberflächen eine nach außen gerichtete Sekundärströmung zur Folge hat. Dieser Vorgang ist unter dem Begriff »Grenzschichtzentrifugierung« bekannt und bedingt einen der Grenzschichtabsaugung ähnlichen Abtransport des Grenzschichtmaterials von den nabennahen Schaufelteilen und eine Anhäufung von Grenzschichtmaterial in der Nähe der äußeren Schaufelberandung. Je dünner die Grenzschicht ist, um so größer ist die zulässige Schaufelbelastung, ausgedrückt durch den maximalen Auftriebsbeiwert Axialverdichter
Anmelder:
Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136
Erwin Schnell, Stuttgart-Rohracker,
ist als Erfinder genannt worden
ca max' bzw. durch die zulässige Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit in einem Schaufelgitter, bei deren Überschreiten die Strömung abreißen und ein »Pumpen« einsetzen würde. Infolge der Grenzschichtzentrifugierung ist somit die zulässige Verzögerung an den nabennahen Schaufelschnitten größer als an den Außenschnitten. Hierauf folgt, daß das Abreißen der Strömung oder »Pumpen« eines Axialverdichters, gegebenenfalls auch einer Axialturbine, durch den Grenzschichttransport infolge der Sekundärströmungen beeinflußt wird, wobei die Grenzscihidhtdicke am Außenschnitt entscheidend ist. Bei rückwärts gepfeilten Schaufeln überlagert sich der durch die Rotation bedingten Grenzschichtzentrifugierung noch eine durch die Pfeilform bedingte aerodynamische Grenzschichtströmung nach außen. Die Folge ist ein außerordentlich starkes Anwachsen der Grenzschicht im äußeren Schaufelbereich und damit eine erihöhte Gefahr des Abreißens der Strömung bzw. des »Pumpens«. Erst durch die erfindungsgemäße Anbringung eines an sich als Gegenmaßnahme zur Grenzschichtzentrifugierung bekannten Grenzschichtzaunes, der auch die aerodynamische Grenzschichtströmung unterbindet, konnte die »Pumpgrenze« genügend weit herausgeschoben werden und somit die Vorteile der rückwärts gepfeilten Beschaufelung praktisch nutzbar gemacht werden.
Es hat sidh als vorteilhaft erwiesen, dem Bund eine Höhe von etwa der halben Schaufelprofildicke zu geben. So ergeben sich verhältnismäßig kleine Bundhöhen, welche die Anwendung des Grenzschichtzaunes auch bei relativ großen Umfangsgeschwindigkeiten des Laufrades erlauben, um so mehr, als der Grenzschichtzaun selbst nur mit mäßigen Umfangsgeschwindigkeiten umläuft. Da die Strömung in erster Linie auf der Saugseite (Oberseite) der Schaufel abreißt, ist es wichtig, die Grenzschichtzentrifugierung dort besonders wirksam zu hemmen. Es kann also
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vorteilhaft sein, wenn die Bundhöhe auf der Schaufelsaugseite größer ist als auf der Schaufeldruckseite bzw. wenn der Bund überhaupt nur auf der Schaufelsaugseite angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine genügende Wirksamkeit mit einer verhältnismäßig leichten Bauweise verbunden. Sofern es ganz besonders einerseits auf eine Gewichtsersparnis und andererseits auf die Wirksamkeit ankommt, ist eine Ausführung zu empfehlen, bei welcher der Bund sich nur auf einen Teil des Profilumfanges erstreckt, insbesondere auf die Hälfte bis zwei Drittel der Profillänge, von der Eintrittskante ausgehend.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 die Ansicht auf eine erfmdungsgemäße Schaufel,
Fig. 2 einen Schnitt durch diese Schaufel, entsprechend der Linie H-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Schaufel, entsprechend der Linie IV-IV, in einer Ausführungsform mit rings um das Sdhaufelprofil verlaufendem Bund,
Fig. 4 einen entsprechenden Querschnitt durch die Schaufel nach Fig. 1 mit auf beiden Schaufelseiten nur teilweise vorhandenem Bund und
Fig. 5 einen entsprechenden Schnitt einer Ausführung, bei der der Bund nur auf einem Teil der Schaufeloberseite vorhanden ist.
In allen Figuren ist die Drehbewegung in Umfangsrichtung durch Pfeile^ angedeutet, während Pfeile B die Strömungsrichtung kennzeichnen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine gepfeilte Schaufel, deren Eintrittskante 1 (und auch Austrittkante 2) in Richtung der Strömung B nach hinten geneigt sind. Es sind zwei Grenzschichtzäune 3 und 4 radial hintereinander angeordnet, von denen der erste, entsprechend Fig. 4, sich auf der Schaufelsaugseite 5 etwa auf zwei Drittel der Schaufellänge, auf der Schaufeldruckseite 6 etwa auf die Hälfte der Profillange, von der Eintrittskante 1 aus gerechnet, erstreckt und der zweite, entsprechend Fig. 5, nur auf der Schaufelsaugseite 5 verläuft.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 hat der als Grenzschichtzaun wirkende Bund 7 auf der Schaufelsaugseite 5 eine größere Höhe α als auf der Unterseite 6 (Höhe b). Der Grenzschichtzaun ist um das gesamte Schaufelprofil herum geführt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist im Interesse einer Erleichterung der Grenzschichtzaun nur auf diejenigen Teile der Schaufel konzentriert, die bezüglich der Grenzschichtverschiebung besonders empfmdlich sind.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der besonders auf kleines Gewicht Wert gelegt wurde und die unter Berücksichtigung der Zentrifugalkräfte festigkeitsmäßig infolgedessen sehr günstig ist und
ίο auch in Längsrichtung nicht mehr Platz beansprucht als eine Schaufel ohne Grenzschichtzaun. Der Bund ist hierbei nur auf das Gebiet größeren Unterdruckes, also etwa auf die erste Hälfte der Schaufeloberseite beschränkt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Axialverdichter mit einer nach rückwärts gepfeilten Beschaufelung, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schaufeloberfläche in an sich bekannter Weise wenigstens ein mindestens annähernd in konstantem Abstand zur Hauptachse der Maschine verlaufender, als Grenzschichtzaun wirkender Bund angeordnet ist.
2. Axialverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bundhöhe etwa der halben Schaufelprofildicke entspricht.
3. Axialverdichter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bundhöhe auf der Schaufelsaugseite größer ist als auf der Schaufeldruckseite.
4. Axialverdichter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund nur auf der Schaufelsaugseite angeordnet ist.
5. Axialverdichter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund sich nur auf einen Teil des Profilumfanges erstreckt, insbesondere auf die Hälfte bis zwei Drittel der Profillänge, von der Eintrittskante ausgehend.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 715 016;
britische Patentschriften Nr. 719 236, 609 322, 783;
VDI-Zeitschrift, Bd. 94 (1952), S. 1019.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DED20484A 1955-05-18 1955-05-18 Axialverdichter Pending DE1046246B (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2619318A1 (de) * 1975-04-30 1977-04-14 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Axialventilator
DE3305549A1 (de) * 1983-02-18 1984-08-23 Schering AG, 1000 Berlin und 4709 Bergkamen Verfahren zum beschichten von kunst- oder natursteinplatten
WO1997021907A1 (de) * 1995-12-09 1997-06-19 Abb Patent Gmbh Turbinenschaufel, die für einen einsatz im nassdampfbereich von vorend- und endstufen von turbinen vorgesehen ist
EP0798447A3 (de) * 1996-03-28 1998-08-05 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàœNchen Gmbh Schaufelblatt für Strömungsmaschinen
IT202100002240A1 (it) * 2021-02-02 2022-08-02 Gen Electric Motore a turbine con palette a flusso trasversale ridotto

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE715016C (de) * 1938-04-09 1941-12-12 Rene Anxionnaz Laufschaufelung fuer axial beaufschlagte Kreiselmaschinen
GB579783A (en) * 1943-12-08 1946-08-15 Armstrong Siddeley Motors Ltd Improvements relating to bladed rotors
GB609322A (en) * 1945-11-07 1948-09-29 Power Jets Res & Dev Ltd Improvements relating to axial-flow compressors and like machines, and blading thereof
GB719236A (en) * 1952-02-06 1954-12-01 English Electric Co Ltd Improvements in and relating to multi-stage axial flow compressors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE715016C (de) * 1938-04-09 1941-12-12 Rene Anxionnaz Laufschaufelung fuer axial beaufschlagte Kreiselmaschinen
GB579783A (en) * 1943-12-08 1946-08-15 Armstrong Siddeley Motors Ltd Improvements relating to bladed rotors
GB609322A (en) * 1945-11-07 1948-09-29 Power Jets Res & Dev Ltd Improvements relating to axial-flow compressors and like machines, and blading thereof
GB719236A (en) * 1952-02-06 1954-12-01 English Electric Co Ltd Improvements in and relating to multi-stage axial flow compressors

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2619318A1 (de) * 1975-04-30 1977-04-14 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Axialventilator
DE3305549A1 (de) * 1983-02-18 1984-08-23 Schering AG, 1000 Berlin und 4709 Bergkamen Verfahren zum beschichten von kunst- oder natursteinplatten
WO1997021907A1 (de) * 1995-12-09 1997-06-19 Abb Patent Gmbh Turbinenschaufel, die für einen einsatz im nassdampfbereich von vorend- und endstufen von turbinen vorgesehen ist
EP0798447A3 (de) * 1996-03-28 1998-08-05 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàœNchen Gmbh Schaufelblatt für Strömungsmaschinen
IT202100002240A1 (it) * 2021-02-02 2022-08-02 Gen Electric Motore a turbine con palette a flusso trasversale ridotto
US11959393B2 (en) 2021-02-02 2024-04-16 General Electric Company Turbine engine with reduced cross flow airfoils

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