DE2251669A1

DE2251669A1 - Schaufelgitter fuer turbomaschinen mit grenzschichtbeeinflussung durch einblasoder absaugschlitze

Info

Publication number: DE2251669A1
Application number: DE2251669A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Doege
Original assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Current assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Priority date: 1971-12-15
Filing date: 1972-10-21
Publication date: 1973-06-20
Also published as: DD97468A2; FR2165575A6

Description

VEB Kombinot Uh- und

608 Dresden, K6t*&k*Qckar Land*. 199

Schaufelgitter für Turbomaachinen mit Grenzschichtbeeinflussung durch Einblas- oder Absaugschiitsse

Die Erfindung betrifft Schaufelgitter für Turbomaschinen mit Grenzschichtbeeinflussung durch Einblas- oder Absaugschlitze nach Patentanmeldung P 2204 247·3 "Grenzschichtbeeinflussung bei Turbomaschinen, insbesondere zur Verwendung in Klimageräten". Zur Grenzschichtbeeinflussung kann sowohl das iÄedium der Hauptströmung als auch ein anderes eingesetzt werden.

Es ist bekannt, daß der Größe der Energieübertragung in konventionellen Gittern von Turbomaschinen durch die mögliche Verzögerung in den Schaufelgittern eine Grenze gesetzt ist und daß diese Grenze durch Energiezufuhr in die Grenzschicht verschoben werden kann. Die Zufuhr von Energie erfolgt bei Klappengittern, bei denen ein verstellbarer Flügel am Hauptflügel befestigt ist, zwischen beiden Flügeln durch einen Schlitz. Bei Strahlklappengittern entfällt der verstellbare Flügel, die Einblasenergie wird durch einen an der Hinterkante austretenden intensiven Strahl zugeführt. Weiterhin sind Anwendungen zur Kühlung von Turbinenschaufeln bekannt. Bei allen beschriebenen Gittern besitzt die Wirkung des Strahles zwei Komponenten. Erstens kann der Ablösepunkt durch Energiezufuhr in die Grenzschicht zur Hinterkante verschoben werden und zweitens ändert sich durch das Einblasen die Geschwindigkeitsverteilung am Gitterprofil. Beide Komponenten können zu einer Erhöhung der Umlenkung und der Verzögerung ausgenutzt werden. Jedoch is-t die bisher erzielte Steigerung der Umlenkung bei kleinen Verlustbeiwerten also kleinen Strahlintensitaten gering. Weiterhin ist bekannt, daß durch Hintereinanderschalten zweier konventioneller Schaufelreihen zu Spaltflügelgittern, bei denen der Druckunterschied zwischen Druck und Saugseite zur Grenzschichtbeeinflussung ausgenutzt werden kann, große Umlenkungen bei kleinen Verlustbeiwerten erreichbar sind. Die erforderliche Genauigkeit der Zuordnung der beiden Profilreihen ist groß. ^_φ ORIGINAL

- 2 309825/070A

Spaltflügel- und Klappengitter besitzen gegenüber konventionellen Gittern den Nachteil, daß zur Erhöhung der Umlenkung und Verzögerung jeweils zwei Profilreihen erforderlich sind und die Zuordnung der beiden Profile sehr sorgfältig durchgeführt werden muß. Durch die Verwendung von zwei Profilreihen und der notv/endigen Zuordnung entsteht ein großer Fertigungsaufwand. Strahlklappen- und Klappengitter haben auf Grund der intensiven Strahlvennischung sehr große Verlust beiwerte und gegenüber konventionellen Gittern nur wenig vergrößerte Umlenkung und Verzögerungen, so daß sie für eine breite technische ivnwendung nicht infrage kommen.

Der Zweck der Erfindung ist die Verminderung der aufgezeigten Mangel mit dem Ziel, Schaufelgitter mit Grenzschichtbeeinflussung zu entwickeln, die ökonomisch mit einem vertretbaren Aufwand hergestellt werden können.

Der Erfindung liegt die aufgäbe zugrunde, Schaufelgitter zu entwickeln, die aus einer Profilreihe bestehen und die für eine optimale Grenzschichtbeeinflussung durch Einblasen oder Absaugen geeignet sind, d. h., die bei geringem Profilverlustbeiwert, großem Regelbereich und kleinem Teilungsverhältnis eine sehr große Verzögerung und Umlenkung erlauben.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß bei Schaufelgittem Einblas- und/oder Absaugachlitze angeordnet sind, und die Kontur mit einer Verzögerung auf der Saugseite ausgeführt ist. Der Maximalwert der Verzögerung liegt mehr oder weniger weit hinter dem Spalt und die Verzögerung nimmt zur Hinterkante hin ab. Die anliegende Strömung wird nur durch Grenzschichtbeeinflussung erzielt. Die günstigste Lage für die Anordnung des Spaltes ist im Bereich von 2/5 bis 4/5 der Profillänge.

Bei einem Verhältnis der Geschwindigkeiten von C 3/Co ζ 0,7 und einem Verhältnis von maximaler Profildicke zu Profillänge von d/l> 0,2 ist der Schaufelkanal hinter dem Spalt mit etwa gerader Kontur ausgeführt und er erweitert sich stetig.

BAD ORIGINAL

309825/0704 " ³ "

Eine vorteilhafte Anwendung der Grenzschichtbeeinflussung erfolgt in einem Nachleitrad, wenn ein Laufrad mit geringer Verzögerung eingesetzt wird.

Durch den Eineatz der vorgeschlagenen Gitter mit Einblas- und Absaugschlitzen in Pumpen, Verdichtern und Lüftern wird gegenüber den bisher bekannten Ausführungsfoiroen eine wesentliche Erhöhung der Druckzahl, Durchflußzahl und damit der Leistungsdichte bei noch gutem Wirkungsgrad möglich. Diese Verbesserungen lassen sich zu. einer■Steigerung des Gesamtdrucksprunges und des ^örderstromes, zu einer Verringerung der Stufenzahl und des Durchmessers einsetzen. Maschinen mit kleiner Drehzahl und kleinem Durchmesser besitzen im allgemeinen gute akustische, schwingungstechnische und verschleißtechnische Eigenschaften.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der Zeichnung bedeutet:

Pig. 1 den Schnitt durch einen Axiallüfter mit Einblasschlitzen

Pig. 2 einen in die Ebene abgewickelten Koaxialschnitt durch ein Schaufelgitter mit Einblasschlitzen

Pig. 3 einen in die Ebene abgewickelten Koaxialschnitt durch ein Schaufelgitter mit Einblas- und Absaugschlitzen

Pig. 4 einen in die Ebene abgewickelten Koaxialschnitt durch ein Schaufelgitter mit Einblasschlitzen

Pig. 5 den Meridianschnitt durch ein Badiällüfter-Laufrad Pig. 6 eine Hälfte des Schnittes A-A nach Fig. 5

- 4 -309825/.0 7(U

Der in Fig. 1 dargestellte Axiallüfter besteht aus einem Laufrad 1 und dem Leitrad 2. Der Antriebsmotor 4 ist in der Habe 3 angeordnet. Am Leitrad 2 ist ein Stutzen 5 zur Zuführung der Einblasströmung 10 vorgesehen. Die Einblasströmung 10 wird über die Kanäle 11 und 12 und die Spalte 6, 7_t ***"* 8 geführt und in die Hauptströmung 9 eingeführt.

In den Fig. 2 bis 4 werden die Strömungsverhältnisse näher dargestellt. Die Zuströmung Co tritt in einer bestimmten Richtung in die Gittereintrittsfront 14 ein. Die AbetrÖmung C 3 verläßt die Gitteraustrittsfront 15 entsprechend dem Pfeil. In den Schaufeln 17 befinden sich Schaufelkanäle für Einblasströmung 13 und bei Bedarf Schaufelkanäle für Absaugströmung 19 mit den entsprechenden Spalten zum Einblasen 6 oder Absaugen 16. Die Einblasströmung 10 und die Absaugungsströmung 19 sind durch Pfeile gekennzeichnet.

In Pig. 4 sind die Profildicke d, die Profillänge 1 sowie die Kanalweite D und der Verlauf des Schaufelkanals 20 dargestellt. Zur Verdeutlichung wurde die Mittellinie 21 des Sehaufelkanals eingezeichnet.

In Pig. 5 und 6 wurden die Verhältnisse bei einem Badialliifterrad aufgezeigt.

30982B/Q7CU

Claims

Patentansprüche

1i\ Schaufelgitter für Turbomaschinen mit Grenzschichtbeein-,_y flussung nach P 2204 247.3 dadurch gekennzeichnet, daß bei Schaufelgittern Einblas- und/oder Absaugschlitze angeordnet sind und die Kontur mit einer Verzögerung auf der Saugseite ausgeführt ist, die hinter dem Spalt ihren Maximalwert hat und zur Hinterkante abnimmt, wobei die anliegende Strömung nur durch die Grenzschichtbeeinflussung erzielbar ist.
2. Schaufelgitter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt im Bereich von 2/5 bis 4/5 der Profillänge angeordnet ist.
3. Schaufelgitter nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeich-. net, daß bei einem Verhältnis von Abströmgeschwindigkeit zu Zuströmgeschwindigkeit 0 3/C O^ 0,7 ein Verhältnis von maximaler Profildicke zu Profillänge d/1 > 0,2 eine ste-^ tige Erweiterung des Schaufelkanals (20) und eine etwa gerade Kontur hinter dem Spalt ausgeführt ist.
4. Schaufelgitter nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzschichtbeeinflussung in einem Nachleitrad hinter einem Laufrad mit geringer Verzögerung eingesetzt ist. · "