DE1403519A1

DE1403519A1 - Einrichtung zur Grenzschichtabsaugung bei Turbomaschinen,insbesondere Radialverdichtern

Info

Publication number: DE1403519A1
Application number: DE19611403519
Authority: DE
Inventors: Thomann Dipl-Ing Ernst
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Priority date: 1961-06-24
Filing date: 1961-06-24
Publication date: 1969-12-11
Also published as: CH409223A; GB937987A

Description

OUTE! Y-Ji' i'i ·· '^¹ ''¹J^z ^¹'" ^, '.'^Stichwort: "Grenzschichtabsaugung" STERKRADE AIiTIiK ¹J--¹--r"ⁱⁿ · . . .

St. Pat Oberhausen /RhldjL^djfin^S. Juni 1961

■_- -"trlt * \ 1403519

Einrichtung zur Grenzschichtabsauflung "bei !Purbomaschiiien, insbe s.Radialverdiohtern.

Die Erfindung bezieht sich auf das an sich bekannte Prinzip der GreiiKHchichtabsaugung, mit der das Ablösen einer Strömung von einer Wand und die dadurch bedingten Strömungsverluste ver- " •mieden werden sollen. Solche Erscheinungen treten vor allemdort auf, wo eine starke Änderung der Richtung oder/und de« Querschnittes eines Strömung s kanal s stattfindet. Als Mittel zum Bewirken der Grenzschichtabsaugung sind im allgemeinen einfache Schlitze vorgesehen, die an den betreffenden Stellen in einen ausserhalb des Strömungskana^-s liegenden Raum führen. Ferner hat man das abgesaugte Medium auch schon an einer Stelle geringeren Druckes wieder in die Hauptströmung zurückgeführt.

Im vorliegenden i^lle handelt es sich um Turbomaschinen, und zwar speziell um Radialverdichter, bei denen eine Grenzschichtablösung am Ende der Scheibendiffusoren und im Bereich der Umlenkkanäle auftreten kann, in denen das aus einem Laufrad austretende, verdichtete Medium beim Vorhandensein einer weiteren Stufe mit einer Q Richtungsänderung von etwa 180° zunächst ,.den Rück-

^ω führschaufeln und dann dem nachfolgenden Laufen rad zuströmt.

ö ^r itir solche Verhältnisse soll gemäss der Brfin- _m dung eine besonders vorteilhafte Lösung dadurch

*"* erreicht werden, dass, mit Bezug auf einen

'.■■■· BADORIQfNAL

Axialschnitt, in einer Y/and, die den einem Laufrad mit radialem Austritt haohges ehaltet en und zu der nächsten otufe "führenαen Kanal z.B. nach innen begrenzt, im Umlenkung^sbereich vorzugsweise mehrere in Strörnungsrichtung hintereinanderliegende, in einen Hohlraum der \Jax\_ß. hineirix'lihrende Schlitze und an einer anderen Stelle mindestens ein aua ci.eu Hohlraum wieder herausführender Schlitz angeordnet sind, von denen der letztere in einen neben dem Laufrad liegenden Spalt, und zwar in kleinerem Abstand von der ) Längsacnse der Maschine als der Laufradaustritt, mündet. Die Führung der abgesaugten l'eilströme erfolgt also in der Weise, dass diese nur durch den - verhältnismäwsig geringen - Druckunterschied an verschiedenen Stellen eines feststehenden Bauteiles der gleichen Stufe nach dem Laufrad in Bewegung ^ehalten werden,, ohne zum zweiten Haie das Laufrad oder eine andere mit "r.e.jonderei* zusätzlicher Energie beti^ie^-ene ^b sau jevorrichtung zu durchströmen.

Weitere Absaugeschlicze können in der anaeren, z.B. äusseren Begrenzungswand des Kanals ange- ψ ordnet sein und entsprechend über einen Hohlraum der" Wand mit mindestens einem in einen Spalt auf der anderen Seite des Laufrades mündenden Rückführschlitz in Verbindung stehen. Jedes dieser Schlitzsysteme hat über den ganzen Umfang verteilt mehrere Gruppen von Aosaugschlitzen und mehrere zugehörige Rückführschlitze.

Auf der Zeichnung i.rfc beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung in einem i'eil-Axialschnitt durch einen Radialverdichter dargestellt. In den Strömungsweg des zu verdichtenden Mediums ist zwischen einem Laufrad 1 und dem nächstfolgenden (nicht dargestellten) Laufrad ein in Längsrichtung

909850/0064 _₃_ BADOBIQiNAL

14035iy

etwa U-förrniger Kanal 2 eingeschaltet, der sich aua dein Austrittsdiffusor, einem Umlenkabs.ehnitt und einem im wesentlichen radial einwärts gerichteten Rückführabschnitt mit Leitschaufein 3 zusammensetzt, Dieser Kanal wird einerseits vorn Gehäuse 4 und zwei unmittelbar in dieses eingesetzten, ringförmigen Trennwänden 5 mit innerer Labyrinthdichtung 6 gegen die Habe des betreffenden Laufrades, andererseits von einer ebenfalls feststehenden Wand 7 begrenzt, die mit der einen in das Gehäuse 4 eingesetzten Viand 5 durch die zwischen beiden eingegossenen'¹* Leitschaufeln 3 verbunden ist und radial nach innen eine Labyrinthdichtung 8 gegen die Welle 9 hat. Zwei Wände 5, 7 liegen mit ihrem inneren Teil dem Laufrad 1 beiderseits mit Spaltabstand 10 bzw. 13 gegenüber.

In der Wand 7 befindet sieh ein ringförmiger Hohlraum 12. Dieser Hohlraum steht in der dargestellten Schnittebene am bzw. nahe dem äusseren Umfang durch mehrere Schlitze 13 (ihre Zahl richtet sich nach den jeweiligen Verhältnissen) mit dem Umlenkabschnitt des Kanals 2 und am inneren Umfang durch einen Schlitz 14 (es können auch mehrere sein) mit dem Spalt 11 zwischen der Wand' 7 und dem Laufrad 1 in Verbindung.

In öer Wand 5 'kann sich ebenfalls ein'ringförmiger Hohlraum 15 befinden. Dieser Hohlraum steht durch einen oder mehrere Schlitze 10 mit dem Übergang vom Austrittsdiffusor zum Umlenkabschnitt des Kanals 2 und durch einen Schlitz 17 (es können auch mehrere sein) mit den Spalt 10 zwischen der Wand 5 - und dem Laufrad 1 in Verbindung.

In Umfan^yrichtung verteilt :jind menrere derartige Schlitzgruppen 13 bzw. Ib und Schlitze 14 bzw. 17 ein geordnet, deren Abstand und Vei*lauf von" ihreiu Einfluss auf die StrömungaveriiültM.uifc-e abhär. en. 90985 0/006 4

~⁴~ U03519

Mit einer solchen Anordnung wird erreicht, dass aas aus dem Laufrad 1 austretende Medium sich im gekrümmten Seil des Kanals 2 nicht von den Vfäiiden 5, 7 ablöst, indem eine geringe Teilmenge der- Mediums αίΓ'Όΐι die Schiit z^ru£)pen 13» 16 in die Hohlräume 12, 15 a'l^eyau^t wird, in denen ein etwas niedrigerer Druck vorhanden ist. Dieser Unterdruck ist gegenüber dem an den Absau&estellen herrschenden Druck immer vorhanden; er wird dadurch erzeugt und aufrechterhalten, dauu das durch die Schlitze 14, IY iii die Spalte 11 bzw. 10 ab st röueude Medium dort durch die Viaudrej l;im_o an den umlaufenden Laufrad 1, jjetieuenenl'alls nocii uiroerL-tützt duroü eine entsprechende Aushildun^ der Laufrau-Ausseneeiten, z.B. mitteli.; kleiner aivjefraster I-iilleii oder Schaufeln, einer riiehkraftwirl'un^j aus^eoetzt ist. In-

jedesseii wird jemäss dem G-runu_oedanken der Erfindung die aL^eoau^te Teilmenge des Hediuiüü, durch eine einfache konstruktive llassnaiuae laufend mit neuer Energie versehen, in die Hauptströmung zurückgeführt, ohne dauM dafür eine zusätzliche äussere Energieq.uellö erforderlich tut. Die Wiedereinführung de·.; abgesaugten Mediums erfolgt also mit dem ei e r ing s t e η. Le i s t u :> i^ 3 aufwand.

909850/0064

BAD OfSIQINAL

Claims

Sticlwort: »Grenzschiohtabsaugung"

St. Pat Oberliausen /RhId. , den 23. Juni I96I-

Ca/Pa
1765

Patentansprüche:

Einrichtung zur Grenzschichtabsaugung und

Wiederzuführung des abgesaugten Mediums an-

einer Stelle geringeren -UrucKes. bei I'urbo- j

maschinen, insbesondere Radialverdichtern,

dadurch gekennzeichnet, das«, mit Bezug- auf

einen Axialschnitt, in einer Wand (7), die

den einem Laufrau (1) mit radialem Austritt

nachgeschalteten und zu der nächsten Stufe

führenden Kanal (2) z.B. nach innen begrenzt,

im tTmlenkungsbereich vorzugsweise mehrere

in Strömungsrichtung hintereinanderliegende, in einen Hohlraum (12) der Wand hineinführende Schlitze (13) und an einer anderen Stelle mindestens ein aus dem Hohlraum wieder herausführender Schlitz (14) angeordnet sind, von denen der letztere in einen neben dem Laufrad lie- % genden Spalt (11), und zwar in kleinerem Abstand von der Längsachse der Maschine als der Laufradaustritt, mündet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

o zeichnet, dass auch in der anderen, z.B.

O₀ ausseren Begrenzungswand (5) des Kanals (2)

^ Absaugeschlitze (16) angeordnet sind und ent-

^ sprechend über einen Hohlraum (15) der Wand

o mit mindestens einem in einen Spalt (10)

^ auf der andex*en Seite des Laufrades (1) mündenden ßückführschlitz (17) in Verbindung stehen.

BAD

Einrichtung nach den Anspx'üchen 1 und gegebenenfalls 2, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang verteilt mehrere Gruppen von Absaugschlitzen (13; lt>) und mehrere zugehörige Rückführschlitze (14; 17) angeordnet sind.

4. Einricntung nach den Ansprüchen 1 und gegebenenfalls 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände des Laufrades (1) zur verstärkten Übertragung von Fliehkraftenergie auf die auü den Schlitzen (14; 17) in die Spalte (10; 11) austretende und in die Hauptströmung zurückzui'üxii'eriuy Teilmenge des Mediums besolde λ» ausgebildet, ί',.Β. mit kleinen Rillen oder versj eii.-2U

909850/0064

bad oft®:·-:al