DE2555200A1 - AXIAL COMPRESSOR BLADE - Google Patents
AXIAL COMPRESSOR BLADEInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
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- F04D29/324—Blades
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Description
GITTEHO FFNUITGSHÜT TE STEßKRALP!
AktiengesellschaftGITTEHO FFNUITGSHÜT TE STEßKRALP!
Corporation
PA-Bo/Ri 42 Oberhausen 11, den 8. Dez. 1975PA-Bo / Ri 42 Oberhausen 11, December 8, 1975
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Axialverdichterschaufel.Axial compressor blade.
Gegenstand der Erfindung sind Axialverdichterschaufeln mit einer nach rückwärts gepfeilten Vorderkante für einen Axialverdichter mit erweitertem Arbeitsbereich.The invention relates to axial compressor blades with a backward-swept leading edge for an axial compressor with an extended working range.
Nur vorwärts- oder rückwärtsgepfeilte Schaufeln sind bekannt und in verschiedenen Varianten vorhander,. Diese Schaufeln weisen auch bei großen Strömungsgeschwindigkeiten noch einen guten Wirkungsgrad auf, da die durch Kompressibili'iätseffekte bei hohen Machzahlen verursachten Verluste vermindert werden. Für diese Verluste ist nur die Machzahl maßgebend, die aus der Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Vorderkante und der. örtlichen Schallgeschwindigkeit gebildet wird (Figur 2a). Der gleiche Effekt wird auch erreicht, wenn die Schaufelhinterkante gepfeilt wird (Fig. 2b).Only blades swept forward or backward are known and exist in different variants. These blades also point at high flow velocities still has a good degree of efficiency, since the compressibility effects at high Mach numbers losses caused can be reduced. For these losses only the Mach number is decisive, which is from the velocity component perpendicular to the leading edge and the. local speed of sound is formed (Figure 2a). The same effect is also achieved when the blade trailing edge is swept (Fig. 2b).
Dieser Schaufeltyp hat sich bisher jedoch trotz der genannten Vorteile nicht durchsetzen können. Das ist zurückzuführen auf die bei diesen Schaufeln besonders ausgeprägte Gefahr des unkontrollierten Abreißens der Strömung an der Schaufelvorderkante und des daraus folgenden "Pumpens" des Verdichters. DiesesHowever, this type of blade has so far not been able to establish itself despite the advantages mentioned. That is due to the particularly pronounced risk of uncontrolled tearing off with these blades the flow at the blade leading edge and the resulting "pumping" of the compressor. This
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Abreißen der Strömung erfolgt bei dieser Beschaufelung nur für Förderströme, die bei gegebenem Druckverhältnis links von der Pumpgrenze liegen (Figur 1).With this blading, the flow is only torn off for flow rates that occur at the given pressure ratio lie to the left of the surge line (Figure 1).
Es war daher die Aufgabe, einen Schaufeltyp zu schaffen, der diese Nachteile vermeidet bei gleichzeitiger Wahrung des Vorteils hoher Schaufelzuströmgeschwindigkeit. It was therefore the task to create a type of shovel which avoids these disadvantages while at the same time maintaining the advantage of high blade inflow speed.
Es wurde nun gefunden, daß man eine Axialverdichterschaufel der genannten Art schaffen kann, weun der von der Nabe ausgehende Vorderkantenwirbel Auftrieb beziehungsweise Umfangskraft der Beschaufelung bestimmt. It has now been found that one can use an axial compressor blade of the type mentioned, weun the leading edge vortices emanating from the hub buoyancy or circumferential force of the blading is determined.
Weiterhin gilt als erfinderisch, daß durch die Ausbildung des Wirbels der Arbeitsbereich der Schaufel erweitert wird und daß der sich ausbildende Vorderkantenwirbel die Grenzschicht auf der Druck- und Saugseite der Schaufel verdünnt und damit den Arbeitsbereich der Schaufel erweitert.It is also considered inventive that the working area of the shovel through the formation of the vortex is expanded and that the leading edge vortices forming the boundary layer on the pressure and The suction side of the shovel is thinned, thereby expanding the working range of the shovel.
Ferner ist es Gegenstand der Erfindung, wenn die rückwärts gepfeilte Schaufelvorderkante gleichzeitig angeschärft ist oder wenn Auftrieb beziehungsweise Umfangskraft der Beschaufelung maßgeblich von einem Vorderkantenwirbel und der Schaufelzirkulation erzeugt werden.It is also an object of the invention if the backward-swept blade leading edge is sharpened at the same time is or if the buoyancy or circumferential force of the blading is significantly influenced by a Leading edge vortices and the blade circulation are generated.
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Schließlich ist es noch erfinderisch, wenn die Schaufe!vorderkante derart angeschärft ist, daß in jedeu Betriebszustand die Strömung an der Schaufelvorderkante abreißt, und daß die Schaufelvorderkante gegenüber der Zuströmung derart geneigt ist, daß sich die für das aerodynamische Verhalten der Beschaufelung bestimmende Komponente M' der Anströmgeschwindigkeit M im Unterschallbereich befindet und die Hinterkante gegebenenfalls mit einer gegenüber der Meridianströmung geneigten Kontur ausgebildet ist.After all, it is still inventive when the front edge of the shovel! is so sharpened that in each Operating condition the flow breaks off at the blade leading edge, and that the blade leading edge is opposite the inflow is inclined in such a way that the aerodynamic behavior of the blading determining component M 'of the flow velocity M is located in the subsonic range and the trailing edge is optionally formed with a contour that is inclined with respect to the meridional flow.
Bekanntlich ist die Entwicklung der Beschaufelung für Axialverdichter auf hohe Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen bei gleichseitig weitem Arbeitsbereich der Maschinen ausgerichtet (Fig. 1). Unter dieser Zielsetzung wird die erfindungsgemäße Beschaufelung vorgeschlagen, die beim Tragflügelentwurf für Flugzeuge an sich bekannt und erforscht ist.It is well known that the development of blading for axial compressors is aimed at high flow velocities or speeds aligned with an equally wide working range of the machines (Fig. 1). Under this The aim is to propose the blading according to the invention, which is used in the wing design for Aircraft is known and researched per se.
Erst durch die erfindungsgemäße Anschärfung der Schaufelvorderkante kann die Pumpgrenze genügend weit nach links verlegt werden, um in der praktischen Anwendung diese Beschaufelung nutzbar zu machen.Only through the sharpening of the blade leading edge according to the invention can the surge limit fall sufficiently far be laid on the left in order to make this blading usable in practical application.
Durch geeignetes Anschärfen der rückwärts gepfeilten Vorderkante reißt die Strömung bei jedem Betriebspunkt - nicht nur an der Pumpgrenze - dort ab. Da außerdemBy appropriately sharpening the backward-swept leading edge, the flow breaks at every operating point - not just at the surge line - from there. Since also
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die Vorderkante gepfeilt ist und dadurch die Strömung von der Druck- zur Saugseite der Schaufel fließt, bildet sich ein Wirbel mit der Zirkulation / ' aus, dessen Mittelachse etwa parallel zur Vorderkante verläuft (Figur 3). Der Unterschied dieser Beschaufelung zur konventionellen Art geht aus Figur 4 hervor. Während bei der üblichen Auslegung die Strömung im Punkt A noch am Profil anliegt und erst im. Punkt B beträchtlich ablöst, ist die Strömung im Wirbelprofil schon in Punkt A und damit über den gesamten interessierenden Betriebsbereich abgelöst. Der Auftrieb bzw. die Umfangskraft der Schaufel wird durch die Zirkulation / des Wirbels und der Schaufel / gebildet. Da der Wirbel Grenzschicirtmaterial sowohl von der Druck- als auch von der Saugseite anzieht, wird die verbleibende GrenzSchicht auf der Schaufeloberfläche verdünnt und damit die Gefahr des Ablösens der Strömung auf der Schaufel, d.h. eine Verminderung von der Schaufelzirkulation / verringert.the leading edge is swept and thus the flow flows from the pressure side to the suction side of the blade a vortex emerges with the circulation / ', the central axis of which runs roughly parallel to the leading edge (Fig 3). The difference between this blading and the conventional type can be seen in FIG. While at the usual design the flow in point A is still applied to the profile and only in. Point B replaces considerably, is the flow in the vortex profile already in point A and thus over the entire operating range of interest replaced. The buoyancy or the circumferential force of the blade is caused by the circulation / the vortex and the Shovel / formed. Since the eddy border material attracts from both the pressure and the suction side, the remaining boundary layer is on the The blade surface is thinned and with it the risk of the flow separating on the blade, i.e. a reduction from the paddle circulation / decreased.
Es wird also der Arbeitsbereich dieser Beschaufelung erweitert durch den stabilen Vorderkantenwirbel und das Hinausschieben des Ablö.sens der Schaufelgrenzschicht zu kleinen Fördervolumina durch Absaugen der Schaufeloberfläcliengrenzschicht in den Vorderkantenwirbel. So it becomes the working area of this blading extended by the stable leading edge vortex and the pushing out of the detachment of the blade boundary layer too small delivery volumes due to suction of the blade surface boundary layer into the leading edge vortex.
Die Pfeilung der Vorderkante über die SchaufelhöheThe sweep of the leading edge over the blade height
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wurde dabei an die örtlichen Geschwind igke it sbedingungen so angepaßt, daß der zur Erzeugung des Yorderkantenwirbels notwendige Winkel immer eingehalten wird.was adapted to the local speed conditions adapted so that the for the generation of the Yorderkantenwirb necessary angle is always observed.
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Claims (6)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| EGA | New person/name/address of the applicant | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: GRIEPENTROG, HARTMUT, PROF. DR.-ING., 1000 BERLIN, |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |