DE434405C - Laufschaufel fuer Dampf- oder Gasturbinen - Google Patents

Description

Bei Turbinen von großer Leistung ist das Verhältnis der Laufschaufellänge zum mittleren Durchmesser des Laufrades verhältnismäßig groß. Für eine Leistungssteigerung, mit der eine Erhöhung der Treibmittelmenge verbunden ist, ist eine Vergrößerung der Schaufellänge erforderlich, während der Durchmesser der Laufräder infolge der Fliehkraft und der dadurch bedingten Festigkeitsgrenzen beschränkt ist. Daraus ergibt sich, daß die Umfängsteilung der Schaufeln vom Fuß bis zum Kopf erheblich zunimmt.

Bekanntlich ist das Treibmittel in den Schaufeln nur zweckmäßig geführt, wenn das Verhältnis zwischen Schaufelteilung und -breite einen bestimmten Wert nicht beträchtlich überschreitet. Um dieser Bedingung auch bei Schaufeln großer Länge auf der ganzen radialen Ausdehnung zu genügen, ao ist vorgeschlagen worden, die Breite der Schaufeln vom Fuß bis zum Kopf wachsen zu lassen, indem man sie auf die beiden Seiten des zugehörigen Laufrades durch die Erzeugenden einer konischen Fläche, deren höchster Punkt in der Mitte und in der radialen Mittelebene des Rades liegt, begrenzt; die Verbreiterung der Schaufeln verteilt sich auf diese Weise gleichmäßig auf beide Seiten dieser Mittelebene.

Diese x\nordnung gestattet zwar auf der ganzen Schaufellänge die Innehaltung eines gleichbleibenden Verhältnisses zwischen Umfängsteilung und Schaufelbreite, aber es führt ;' bezüglich der Leitschaufeln zu gänzlich unzweckmäßigen Anordnungen. Will man zwi- ; sehen Lauf- und Leitschaufeln den geringen Spielraum, der zur Vermeidung der Treibmittelverluste erforderlich ist, beibehalten, so muß man in gleicher Weise die Leitschaufeln durch Erzeugende konischer Ebenen begrenzen, welche die die Laufschaufeln begrenzenden ergänzen; daraus ergeben sich derartige verwickelte Verhältnisse zwischen Lauf- und Leitschaufeln, die das Einsetzen und Ausbauen der Laufräder erschweren. Wenn man dagegen für die Leitschaufeln die gewöhnliche Anordnung beibehält, bei der die Schaufeln durch eine in einer zur Turbinenachse senkrechten Ebene liegende Kante begrenzt sind, so 4st man gezwungen, diese Leitschaufein von .den Lauf rädern zu entfernen und auf diese Weise zwischen ihnen einen großen Spielraum zu schaffen, der nach dem Schaufelfuß zu unzulässige Werte annimmt.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, bei der dieser Nachteil vermieden wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterung der Laufschaufeln vom Fuß nach dem Kopf hin nicht in gleicher Weise auf die beiden Seiten der radialen Mittelebene des Laufrades verteilt ist, sondern sich ausschließlich auf die Austrittsseite des Treibmittels erstreckt. Auf der Eintrittsseite des Treibmittels bleiben die Laufschaufeln nach der Erfindung durch eine zur Turbinenachse senkrechte oder annähernd senkrechte Ebene begrenzt, und man kann ihnen die davorstehende Leitschaufel, die ebenfalls von einer zur Turbinenachse senkrechten Ebene begrenzt ist, nach Belieben nähern, um die

Dampfverluste nach Möglichkeit zu verringern, die zwischen einem Leitschaufelkranz und dem folgenden am äußeren Umfange des Laufrades, das sie einschließen, auftreten. Auf der Austrittsseite der Laufschaufeln sind Verluste des Treibmittels dagegen wenig zu fürchten; die Verluste könnten übrigens nur zwischen den Leitscheiben und der Welle auftreten, wo geeignete Dichtungen (z. B. ίο Labyrinth-Dichtungen) sie wirksam verhindern; man kann deshalb den Leitschaufeln von den Austrittskanten der Laufschaufeln genügenden Abstand geben, um trotz der Schräglage dieser Kanten den Leitschaufelkranz durch eine zur Turbinenachse senkrechte Ebene zu begrenzen. Das Ein- und Ausbauen von Turbinenrädern mit verbreiterten Schaufeln nach der Erfindung wird ebenso einfach und leicht wie bei gewöhnliehen Turbinen mit Laufschaufeln gleichbleibender Breite.

Die einseitige Verbreiterung der Schaufel wird durch Wände mit gekrümmter, z. B. kegeliger Oberfläche gebildet werden können wie bei den bekannten Schaufeln mit Verbreiterung nach der Ein- und Austrittsseite. Es wird aber zweckmäßig sein, die Verbreiterung einseitig mittels ebener Wandungen zu bilden. Es ist bereits bekannt, die Wände gewöhnlicher Laufschaufeln, deren Breite vom Kopf bis zum Fuß gleichbleibt, an der Austrittskante eben auszubilden, um eine gute Führung des Treibmittels beim Eintritt in die folgende Leitschaufel herzustellen; bei diesen Einrichtungen ist der aus ebenen Flächen gebildete Schaufelteil ebenfalls vom Fuß bis zum Kopf von gleichbleibender Breite. Das heißt: Das Führungsmittel ist überall nützlich, wenn die Umfangsteilung der Schaufeln groß ist. Da die Teilung vom Fuß zum Kopf der Schaufel zunimmt, so drängt sich die Verwendung ebener Flächen zur Schaufelformung an der Austrittskante um so mehr auf, je mehr man sich dem Kopf der Schaufel nähert. Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung ist daher die Verwendung ebener Flächen für die Schaufelverbreiterung an der Austrittsseite. Auf der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt.

Abb. ι ist ein radialer Schnitt einer Laufschaufel A, die in beliebiger Weise auf der Felge eines Rades B befestigt ist und sich zwischen zwei Leitschaufeln befindet, von denen C die vordere und D die hintere in der Strömungsrichtung ist.

Abb. 2 und 3 sind Schaufelschnitte (der Einfachheit halber sind nur zwei benachbarte Schaufeln dargestellt) durch konzentrische zylindrische Flächen zur Maschinenachse, die durch den Schaufelfuß oder den Schaufelkopf gehen.

Wie bei den bekannten Laufrädern mit Schaufeln gleichbleibender Breite ist die Schaufel A nach der Erfindung an der Eintrittsseite des Treibmittels durch eine zur Turbinenachse senkrechte Kante E begrenzt; man kann also die Leitschaufel C₁ die gleichfalls durch eine zur Turbinenachse senkrechte Ebene begrenzt ist, ihr nähern, um das Spiel F und die Treibmittelverluste am Umfange G des Laufrades nach Möglichkeit zu verringern, ohne den Ein- und Ausbau der Räder verwickelter zu machen. An der Austrittsseite des Treibmittels ist dagegen die Schaufel vom Fuß bis zum Kopf verbreitert, und zwar von der Breiten zur Breitey; da auf dieser Seite Dampfverluste nicht zu befürchten sind, entfernt man die Leitschaufel D von der Austrittskante der Schaufel A genügend, damit die Leitschaufel noch an der A benachharten Seite durch eine zur Turbinenachse senkrechte Ebene begrenzt werden kann. Ein- und Ausbau der Räder ist daher ebenso einfach wie bei Turbinen mit bekannten Schaufeln gleichbleibender Breite.

Die Schaufelverbreiterung, die durch den dreieckigen Wandteil H, I, J dargestellt ist, kann durch eine krumme oder besser durch eine ebene Fläche, wie dargestellt, gebildet werden (diese Fläche ist in Abb. 3 die ebene go Fläche/,/).

Die Erfindung ist nicht nur anwendbar, wenn die Schaufelverbreiterung so ist, daß das Verhältnis ihrer Teilung zur Breite genau gleich erhalten wird, sondern auch dann, wenn man im allgemeinen nur sucht das Anwachsen zu verringern, das das Verhältnis vom Fuß zum Kopf natürlicherweise annehmen würde. Die Erfindung ist übrigens nicht nur bei Laufschaufeln von Dampf- und Gasturbinen anwendbar, sondern auch ganz allgemein bei allen sich drehenden Maschinen ähnlicher Bauart, wie z. B. Verdichtern.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Laufschaufel für Dampf- oder Gasturbinen, deren Breite vom Fuß zum Kopf zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterung auf der Austrittsseite liegt, während die Eintrittskante in einer zur Turbinenachse senkrechten oder annähernd senkrechten Ebene liegt.

2. Laufschaufel nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelverbreiterung durch ebene Flächen ge- 11,1 bildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.