DE1503520A1

DE1503520A1 - Schaufelrad von Axial- oder Radialverdichtern

Info

Publication number: DE1503520A1
Application number: DE19651503520
Authority: DE
Inventors: Merkle Dipl-Ing Hans; Walter Stiefel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1965-09-22
Filing date: 1965-09-22
Publication date: 1970-02-26
Also published as: US3536417A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft <*"£> V · ' Daim 6861/4

Stuttgart-Untertürkherfa^-y£. ,'^ 13.8.65 Sche/Bra

"Schaufelrad von Axial- oder Radialverdichtern"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaufelrad von Axial- oder Radialverdichtern, insbesondere solchen von Luftfahrzeug-Triebwerken.

An den Schaufeln derartiger Verdichter - und zwar sowohl an den rotierenden als auch an den Leiträdern derselben - tritt in einem bestimmten Drehzahlbereich eine Abreißerscheinung auf, die als "Rotating Stall" bezeichnet wird. Diese Erscheinung | ist die Folge einer Durchsatzverringerung bzw. einer Vergrößerung des Anstellwinkels und kann als Vorstufe des als "Pumpen" bezeichneten gleichzeitigen Abreißvorganges an allen Schaufeln aufgefasst werden. Bei "Rotating Stall" handelt es sich jedoch im Gegensatz zum "Pumpen" um Abreißerscheinungen an einzelnen Schaufeln, die bei einer bestimmten kritischen Größe der Anstellwinkel durch übliche Unregelmäßigkeiten innerhalb der Strömung ausgelöst werden können. Diese Abreißerscheinungen bewirken gewissermaßen einen Stau am Eintritt, der mit einer von der Laufraddrehzahl verschiedenen Frequenz rotiert (deswegen die Bezeichnung als Rotating Stall). Als Folge können Schaufelschwingungen und Schaufelbrüche auftreten. Deswegen mußte man bisher Drehzahlen, bzw. Durchsätze sicherheitshalber " vermeiden, welche in der Nähe der kritischen "Pumpgrenze" liegen. Dadurch wird aber die Drehzahl- bzw. Durchsatz-Elastizität des Verdichters erheblich vermindert.

Die vorliegende Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gemacht, den oben geschilderten Nachteil zu vermeiden, ohne die vorstehend genannten Einschränkungsbedingungen erfüllen zu müssen. Zur Lösung dieses Problems geht die Erfindung von dem allgemeinen Gedanken aus, den Ablauf des "Rotating Stall" durch Unstetigkeiten am Schaufelrad zu unterbinden. Im einzelnen schlägt sie hierfür vor, daß einzelne Schaufeln bzw. Schaufelgruppen y

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li'jii Gestalt uud /oder Lage von den übrigen Schaufeln des Rades abweichen. L'an kt..nn diesen iilrfinäungtjgedanken auch dergestalt darstellen, daß bostir.ir.te Scl-aufeln eier Gruppen davon gegenüber den restlichen Sc).aufein einen abweichenden Schaufelv;i:.i el und /oder eine abweichende Grundfem aufweisen " und /oder daß die I'e:: lung-des Rades unterschiedlich ist. Die einzelner. I"erkr.:^le der 3rfindu\.g können also ger.einsam, gruppenweise oder jedes für ::ich zur ^i.v/e.idung korken.

Durch den vorstehenden 3rfinäungs ge danken wird eine Untercchied-Iiallkeit bzw. Verschiebung der .abreißgrenzen der einzelnen So'.auf ein e..-reicht, Y/en.i beispielsweise an einer Schaufel die AbreiEersc/.einung auftritt und zu rotieren berixi.it, so könnt sie dann aber an eine oder mehrere S-I" auf ein ir.it anderer Gestalt und /oder Ia^e und wird dadurch vorteilhaft wieder <;um ^r.lic-gen gebracht. Je nach .Art, Häufig".eit u.:-] Größe der b'nre;_:-elrr:äi:ir-. keiten köir.'.en --ibl'.'se_&e^iete ga-~.z beseitigt, a";geschv.^rächt, ar Kotieren verhindert oder zumindest in .versiehe ri"⁴- '^ ebnere:: Durchsätzen und anderen Drehzahlen verschoben werden.

Die erfindungsgenäßen La;E.iah:..en können grundsätzlich be..ie.big am 3ohäufelraduinfang vorgesehen sein, äs ist jedoch jv/acku.aiiig -vor allem, v/e::n es sich ;::. Laufräder handelt- sie an an liaddurclimesser gegenüberliegenden Pu: ten vorzusehen, um Unwucht en und. einen damit verbundenen unruhigen L^uf des Schaufeirades zu vermeiden. So wäre es beispiolsweise bei einer geraden Schaufelzahl denkbar, ein über die andere Schaufel erfindungsgemäß unterschiedlich anzuordnen und /oder auszubilden. Selbstverständlich ist es auch .Möglich und fällt durchaus noch in den Bereich der Erfindung, die Unregelmäßigkeiten wahllos anzuordnen und anschließend eine genaue Auswuchtuag des Schaufelrades vorzunehmen.

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Die oben genannte abweichende Gestalt bav.^r. La^e an einzelnen Schaufeln oder Sci.aufelgruppen kann ^rU idsätzlich auf beliebige Art und Weise verwirklicht v/erden. In erster Lir.j e ist dabei an eine Änderung des Schaufelwinkels gedacht. Hieri'ür schläft die ^rfindunj dann vor, da·; einzelne Schaufeln bzw. Sciiai:fel^rup;jen einen anderen Lintrittswin"; el aufweisen. Das wäre beikijielsweiiie so denkbar, daß die betreffenden Schaufeln an ihren Eintritt etwas .,u^e.;o."en v/erden und dadurch deren Eintrittswinkel in Vergleich eu den übrigen Schaufeln verkleinert sind. Vorzugsweise schlügt ,;edccn die Erfindung vor, daiB diese einzelnen Schaufeln bzw. bc.aufelgrupper. ac Eintritt vorgezogen oder in an sich bekan ter V/eise zurückgeschnitten jm sind. Auch eine andere Wölbung im Eintrittsbereich wäre denkbar.

So können vorteilhaft -beispielsweise bei zur^;i.ckgeschiiixte:.en Schaufeln- fertirungsnäßi- alle Schaufeln gleich ausgebildet sein und bei einzelnen Schaufeln iüt ledi lio' nooh diis Zurückschneiden al3 IlachbearbeitU'ig vor^une-:i:en. '..ie schon oben ange-' deutet} wäre z.B. zv/ecknüliig -um eine eventuelle iibreiöerscheinung gleich an der nächsten Sc'.iufel v:ieder :;un Anliegen zu bringen- abwechselnd eine über die andere Schaufel zurückzuschneiden. Es ii.t zwar an sich bekannt, jede zweite Schaufel zurücksuschneiden. Diese Haßna. ;..e hat jedoch dort den Zweck, den Durchsafc zu vergrößern. Die Schaufeln werden dabei über den eng: ten ^verschnitt hinaus mirückgeschnitter., während bei d^r i vorliegenden Erfindung das Zurückschneiden eine Y/ink el änderung bringen soll und überhaupt keine Besiehung zun engsten Querschnitt hat, d.h. also, nioht über aiesen hinausgehen muß.

3ine a::dere, ebenfiills die Abweisung einzelner Anstellwinliel betreifende .vusiührungsform der Erfindung sieht vor, daß einzelne Schaufeln oder Schaufelgruppen eine andere Grundform aufweisen.. Manchmal küiui dabei schon eine Vergrößerung des Dickenverhältnissen und /oder eine Verdic".:ung an Eintritt genügen. Schließlich kann m-n auch eine Lageänderung der Schaufel f\^:.'r die Ä:;derun^- des Anstellwinkels ber/i. + sev.. Zu dieser. Zv.eck

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sind erfindungsgemäß einzelne Schaufeln oder Gruppen davon um ihre radial verlaufende Achse gegenüber den anderen Schaufeln verdreht auf dem Rad angeordnet. Auch hier können vorteilhaft alle Schaufeln fertigungsmäßig gleich ausgebildet sein. Sie sind lediglich in unterschiedlichen Stellungen am Radkörper zu befestigen.

Man kann erfindungsgemäß noch eine andere Lageänderung ins Auge fassen, indem man nämlich einzelne Schaufeln bzw. Schaufelgruppen in anderer Teilung am Rad anordnet. Diese Maßnahme ist zwar z.B. bei hydrodynamischen Kupplungen an sich bekannii, sie dient dort aber völlig anderen Zwecken, es soll nämlich dort ein gleichzeitiger Stoß verhindert werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1, 2 und 4 verschiedene A^sfiihiningsformen von

Schaufelgittern (schematich) und

Fig. 3 ein Schaufelrad eines Radialverdichters alt einer Schaufelanordnung gemäß Figur 2.

Die Ausführungsform eines Schaufelgitters nach Figur 1 zeigt Schaufeln 10, 11, wobei bestimmte Schaufeln, z.B. (jeweils die Zwischenschaufeln 11 am Eintritt 12, stärker gekrümmt sind als die Schaufeln 10 und dadurch gegenüber diesen einen größeren Eintrittswinkel aufweisen. Die strichpunktierte Linie 13 an den Schaufeln 11 deutet die Form aller übrigen Schaufeln 10 an. Bei gleicher Anströmung ergibt sich nun an den Schaufeln ein anderer Anstellwinkel, so daß der erfindungsgemäße Effekt erreicht wird.

Der gleiche Effekt wie bei der Ausführungsform nach Figur 1 wird durch die Ausführungsform nach Figur 2 erreicht. Da ist jede zweite Schaufel 11 a am Eintritt 12 gegenüber den normalen zurückgesetzt. Diese Ausführungsform zeigt auch die Figur 3> und zwar zeigt sie ein Schaufelrad 14 eines Radialverdichters

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in Seitenansicht. Diese Ausführungsform nach Figur 3 hat den Vorteil, daß die Schaufeln 10 und 11 a herstellungsmäßig gleich ausgebildet sein können. Das Zurückschneiden jeder zweiten Schaufel 11 a wird dann als Nachbearbeitung vorgenommen.

Bei der Ausführungsform nach Figur 4- wird ein unterschiedlicher Anstellwinkel durch Verdrehung jeder zweiten Schaufel 11 b etwa um ihre radiale Achse erreicht. Die strichpunktierte Linie entspricht der Schaufelstellung aller übrigen Schaufeln Die Schaufeln 10 und 11 b können somit vorteilhaft gleichartig ausgebildet sein, sie sind lediglich in unterschiedlichen Positionen am Radkörper zu befestigen.

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Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 6861A

Stuttgart-Untertürkheim 1503520 13-8.65 Sche/Bra

Ansprüche:

Schaufelrad von Axial- bzw. Radialverdichtern, insbesondere solchen von Luftfahrzeug-Triebwerken dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Schaufeln bzw. Schaufelgruppen hinsichtlich Gestalt und/oder Lage von den übrigen Schaufeln des Rades abweichen.
2. Schaufelrad nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Schaufeln (11, 11a, 11b) bzw. Schaufelgruppen einen anderen Eintrittswinkel aufweisen.
3. Schaufelrad nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß einzelne"Schaufeln (11, 11 a) bzw. Schaufelgruppen eine andere Grundform aufweisen.
4. Schaufelrad nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Schaufeln (11 b) bzw. Schaufelgruppen um ihre radial verlaufende Achse gegenüber den anderen Schaufeln (10) verdreht auf dem Rad angeordnet sind.

5· Schaufelrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Schaufeln bzw. Schaufelgruppen in an sich bekannter Weise eine andere Teilung aufweisen.

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