DE1117815B - Turbomaschine - Google Patents

Turbomaschine

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Publication number
DE1117815B
DE1117815B DES52847A DES0052847A DE1117815B DE 1117815 B DE1117815 B DE 1117815B DE S52847 A DES52847 A DE S52847A DE S0052847 A DES0052847 A DE S0052847A DE 1117815 B DE1117815 B DE 1117815B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
blades
fluid
rotor
turbomachine
nozzles
Prior art date
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Pending
Application number
DES52847A
Other languages
English (en)
Inventor
Joseph Szydlowski
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.)
Bertin Technologies SAS
Original Assignee
Bertin et Cie SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Bertin et Cie SA filed Critical Bertin et Cie SA
Publication of DE1117815B publication Critical patent/DE1117815B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • 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
    • F01D5/148Blades with variable camber, e.g. by ejection of fluid
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

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

Description

  • Turbomaschine Die Erfindung betrifft eine Turbomaschine mit Schaufelgittern, deren Schaufeln am Hinterende Düsen aufweisen, aus denen jeweils ein unter Druck stehender I-Elfsstrom in Form eines Strömungsmittelvorhanges austritt und dadurch den Hauptstrom umlenkt. Anlagen dieser Art wurden bisher in Turbomaschinen benutzt, um die durch die Schaufeln ausgeübte Ablenkwirkung des durch die Turbine strömenden Mittels zu beeinflussen. Weiter ist es beispielsweise bei Zentrifugalverdichtem bekannt, den Lufteinlaß, dadurch zu steuern, daß die durch radiale Kanäle angesaugte und daher in radialer Richtung strömende Luft in Drehrichtung oder entgegengesetzt der Drehrichtung mit Hilfe eines quergerichteten Strahles umgelenkt wird, der an der einen oder anderen Seite des radialen Kanals erzeugt wird. In beiden Fällen wird durch ein zusätzliches Strömungsmittel eine divergierende Strömung erzeugt, wobei jedoch in den Leit- und Laufrädem der Turbomaschinen, wie beispielsweise Kompressoren, Pumpen und Turbinen, stets die übliche Schaufelbestückung vorhanden ist.
  • Diese Schaufeln sind vielfach sehr teuer in der Herstellung und stellen einen merklichen Anteil am Gesaintgewicht der Turbomaschine dar. Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die Herstellungskosten und das Gewicht derartiger Turbomaschinen bei gleichbleibender Leistung zu verringern.
  • Für eine Turbomaschine der eingangs beschriebenen Art wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß die Schaufeln nur einen Eintrittsabschnitt aufweisen, während der Austrittsabschnitt durch den Strömungsmittelvorhang ersetzt ist. Vorteilhaft können sowohl das Leitrad als auch das Laufrad in dieser Weise ausgebildet werden. Damit werden die bisherigen Schaufeln der Turbine in ihrer Ausbildung auf einfache Strömungsmittelzuführungen beschränkt, während die umlenkende Schaufelwirkung durch die aus den Strömungsmittelzuführungen austretenden Strömungsmittelvorhänge ausgeübt wird, die durch die Abströmung eines unter Druck stehenden Strömungsmittels erzeugt werden. Die abgegebenen Druckstrahlen liefern genügend große Impulse, um auf das Hauptströmungsmittel einen Einfluß auszuüben, der dem Einfluß der bisher benutzten festen Schaufeln vergleichbar ist. Andererseits ergibt sich durch den teilweisen oder völligen Fortfall der bisher üblichen Schaufeln eine erhebliche Ersparnis an Material und Gewicht, die insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die Turbomaschine z. B. im Flugwesen verwendet wird, in dem eine Gewichtsersparnis zu einer merklichen Leistungssteigerung führen kann. Weiter wird durch den Fortfall der festen Hinterabschnitte der Schaufeln die Entstehung von Grenzschichterscheinungen vermieden, die sonst überall beiin Aufeinandertreffen eines Strömungsmittels und einer festen Wand zu finden sind und zu einer Leistungseinbuße führen.
  • Eine weitere Verbesserung einer nach der Erfindung ausgeführten Turbomaschine besteht darin, daß die Düsen der Laufschaufeln in Drehrichtung des Läufers offen sind, so daß sie eine Bremswirkung erzeugen. Die der Rotation entgegenwirkende Reaktionswirkung am Laufrad ist mit dem Vorteil verbunden, daß über den Antriebsmotor eine große Leistung zugeführt und ein größerer Verdichtungsdruck erreicht werden kann.
  • Dabei wird den Düsen der Hilfsstrom vorzugsweise durch die Wirkung der Zentrifugalkraft zugeführt.
  • In der nachfolgenden Beschreibung wird in Verbindung mit den Zeichnungen züm besseren Verständnis der Erfindung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt Fig. 1 die Abwicklung des Laufschaufel- und Leitschaufelkranzes eines üblichen Axialkompressors, Fig. 2 die Abwicklung einer Schaufelanordnung, bei der Strömungsmittelvorhänge als Ersatz für die Leitschaufelenden vorgesehen sind, Fig. 2a, 2b und 2c Geschwindigkeitsdiagramnie der durch das Leitrad gemäß Fig. 2 hindurchgeleiteten Strömung, Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt einer Schaufelanordnung gemäß Fig. 2, Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, bei der neben den Leitschaufeln des Kompressors auch die Laufschaufeln an ihrem Austrittsabschnitt von Strömungsmittelvorhängen gebildet werden, und Fig. 5 in schematischer Ansicht die Anwendung der Erfindung bei einem Austrittsdiffusor eines Zentrifugalkompressors.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Abwicklung zeigt eine Stufe eines üblichen Axialkompressors mit dem Laufschaufelkranz M und dem feststehenden Leitschaufelkranz D, welche jeweils von Profilschaufeln 1 und 2 gebildet werden. Diese Anordnung kann sich entlang des Strömungsmittelweges mehrfach wiederholen, um die Kompression in mehreren Stufen durchzuführen. Das Strömungsmittel tritt in den Leitschaufelkranz M dessen Drehrichtung mit dem Pfeil f angegeben ist, ein und strömt durch den Leitschaufelkranz D ab.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der hintere Teil der Leitschaufeln 2, welche divergierende Kanäle begrenzen, durch Strömungsmittelvorhänge 3 ersetzt. Die festen Bauelemente des Leitschaufelkranzes D sind auf den vorderen Teil 4 der Schaufeln beschränkt, wobei diese Teile hohl ausgebildet sind und als Speiseleitungen für die spaltartigen Austrittsöffnungen 5 dienen (Fig. 3).
  • Wenn man die Abströmung an der Austrittsseite der Laufschaufeln 1 des Rotors betrachtet, ergeben sich die in Fig. 2 a dargestellten Geschwindigkeitskomponenten. Dabei entspricht V der absoluten Geschwindigkeit, VT der Tangentialkomponente und VA der Axialkomponente.
  • Auf Grund der Ausbildung des vorderen Teiles 4 der festen Schaufeln ändert sich das in der Fig. 2a dargestellte Verhältnis der Geschwindigkeitskomponenten. Es ergibt sich damit das in der Fig. 2b dargestellte Verhältnis, in dem die tangentiale Komponente zur Größe VT I verringert und die axiale Komponente auf VA I vergrößert worden ist.
  • Die Fig. 2 c stellt das Diagramm der Bewegungsgrößen dar.
  • Die an den spaltartigen Austrittsöffnungen 5 austretenden Strömungsmittelvorhänge haben eine Bewegungsgröße m'V,", die der Bewegungsgröße der Tangentialkomponente mVT, entgegengesetzt sein muß. W bzw. m sind die strömenden Massen des Strömungsmittelvorhanges bzw. der Hauptströmung.
  • Zur Aufhebung des Vektors mYT, muß die Gleichung MVTJ=IWV,' genau erfüllt sein. Dabei ist die Richtung der Geschwindigkeit Vl` der Hilfsstrahleinspritzung im übrigen genau tangential und entgegengesetzt zur Drehrichtungf des Rotors, so daß sich eine ResultanteMV, ergibt; M ist hierbei die Summe der beiden Massen. Die endgültige ResultanteMV3 ist auf Grund der Drucksteigerung kleiner als MV2, hat jedoch die gleiche Richtung wie diese.
  • Die Fig. 4 zeigt eine der Fig. 2 ähnliche Anordnung, bei der jedoch die Strömungsmittelvorhänge 3 neben dem Stator auch für den Rotor verwendet werden. Die Laufschaufeln weisen nur die Eintrittsabschnitte 4' auf, die mit Schlitzen 5' versehen sind, um entsprechend ausgerichtete Strömungsmittelvorhänge 3' zu erzeugen. Die Speisung der Schlitze 5' mit dem Hilfsstrom kann dadurch verwirklicht werden, daß man die am Laufrad auftretenden Zentrifugalkräfte ausnutzt und das Strömungsmittel an in der Nähe der Rotorachse gelegenen öffnungen zuführt.
  • Die Fig. 5 zeigt eine der vorhergehenden äquivalente Anordnung für den Austrittsdiffusor eines Radialkompressors, dessen Rotor mit R bezeichnet ist. Die Leitschaufeln weisen nur die. Eintrittsabschnitte 4" mit Schlitzen 5" auf, welche gegenüber dem Radius um einen Winkel a in eine Richtung geneigt sind, die tangential und entgegengesetzt zur Drehrichtung f verläuft.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Turbomaschine mit Schaufelgittern, deren Schaufeln am Hinterende Düsen aufweisen, aus denen jeweils ein unter Druck stehender Hilfsstrom in Form eines Strömungsmittelvorhanges austritt und dadurch den Hauptstrom umlenkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln nur einen Eintrittsabschnitt (4) aufweisen, während der Austrittsabschnitt durch den Strömungsmittelvorhang (3) ersetzt ist.
  2. 2. Turbomaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Leitrad als auch das Laufrad gemäß Ansprach 1 ausgebildet ist. 3. Turbomaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (4') der Laufschaufeln in Drehrichtung (f) des 1.:äufers offen sind, so daß sie eine Bremswirkung erzeugen-4.
  3. Turbomaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Düsen (4") der Hilfsstrom durch die Wirkung der Zentrifugalkraft zugeführt wird. in Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 970 090, 971622.
DES52847A 1956-04-09 1957-03-23 Turbomaschine Pending DE1117815B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1117815X 1956-04-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1117815B true DE1117815B (de) 1961-11-23

Family

ID=9630182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DES52847A Pending DE1117815B (de) 1956-04-09 1957-03-23 Turbomaschine

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DE (1) DE1117815B (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE970090C (de) * 1951-01-04 1958-08-21 Snecma Rueckstossduese fuer Rueckstosstriebwerke
DE971622C (de) * 1951-09-27 1959-02-26 Snecma Vorrichtung zum Erzeugen einer kreisenden Stroemung in einem runden Raum

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE970090C (de) * 1951-01-04 1958-08-21 Snecma Rueckstossduese fuer Rueckstosstriebwerke
DE971622C (de) * 1951-09-27 1959-02-26 Snecma Vorrichtung zum Erzeugen einer kreisenden Stroemung in einem runden Raum

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