DE681479C

DE681479C - Guide vane for steam or gas turbines, especially for the low pressure part of such turbines

Info

Publication number: DE681479C
Application number: DEE50777D
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Current assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Priority date: 1937-03-04
Filing date: 1938-02-06
Publication date: 1939-09-23

Description

Leitschaufel für Dampf- oder Gasturbinen, insbesondere für den Niederdruckteil solcher Turbinen Infolge der endlichen Dicke der Leitschaufeln von Dampf- oder Gasturbinen entsteht hinter der Austrittskante solcher Schaufeln im Spalt zwischen Leit- und Laufschaufelkranz einer Stufe ein Wirbelgebiet. Dieses hat im Spalt starke Störungenim Strömungsverlauf zurFolge, so daß die Laufschaufeln von den ins Laufrad eintretenden Arbeitsmittelstrahlen nicht so getroffen werden, wie bei der Festlegung der Laufschaufelform angenommen wurde. Es treten daher unerwünschte Verluste ein, die ihrerseits den Stufenwirkungsgrad nachteilig beeinflussen. Um diesen Übelstand zu beheben, ist es üblich, die Leitschaufeln aus Blech am Austrittsende zuzuschärfen. Eine solche Zuschärfung ergibt sich für gewöhnlich zwangsläufig, weil der Austrittswinkel der Leitschaufel verhältnismäßig klein ist und beim Überdrehen der Blechschaufeln das Blech einseitig abgenommen wird. Durch eine solche Zuschärfung der Austrittskante von Leitschaufeln wird das Wirbelgebiet hinter denselben, in der Strömungsrichtung des Arbeitsmittels betrachtet, verkleinert.Guide vane for steam or gas turbines, especially for the low-pressure part Such turbines as a result of the finite thickness of the guide vanes of steam or gas turbines arises behind the trailing edge of such blades in the gap between the guide and Blade ring of a stage a vortex area. This has strong disturbances in the gap Flow course, so that the blades of the entering the impeller Work medium jets are not hit in the same way as when defining the blade shape was accepted. There are therefore undesirable losses that in turn the Adversely affect stage efficiency. To remedy this problem is It is common practice to sharpen the sheet metal guide vanes at the outlet end. Such Sharpening is usually inevitable because the exit angle of the Guide vane is relatively small and that when the sheet metal blades are turned over Sheet metal is removed on one side. By sharpening the trailing edge in this way of guide vanes is the vortex area behind them, in the direction of flow of the work equipment viewed, reduced.

Es hat sich nun gezeigt, daß die Verkleinerung der Verluste, die man von einer solchen Zuschärfung der Leitschaufelaustrittskante erwartete, aus unbekannten. Gründen nicht immer eintritt.It has now been shown that the reduction in the losses that one expected from such a sharpening of the guide vane trailing edge, from unknown. Reasons does not always occur.

Von der Erfinderin durchgeführte neue Versuche an Leitschaufeln und Leitschaufehnodellen haben im Gegensatz zu bisherigen Auffassungen gezeigt, daß nicht nur die geometrische Form der Austrittskante, sondern auch der Strömungszustand für die Größe des Wirbelgebietes hinter den Leitschaufeln und somit für die Verlustgröße der Stufe maßgebend ist. Es ist festgestellt worden, daß je nach dem Zustand (Druck, Temperatur, Geschwindigkeit) des Strömungsmittels sowie den Kanalabmessungen beim gleichen Kanalstück einmal das Wirbelgebiet groß und das andere Mal klein wird trotz Zuschärfung der Austrittskante. Durch eingehende Messungen in der Grenzschicht wurde erkannt, daß dieses verschiedene Verhalten in erster Linie vom Turbulenzzustand des Arbeitsmittels und daher von der sogenannten Reynoldsschen Zahl abhängt. Bei kleiner Reyrioldsscher Zahl ist die Strömung im Spalt selbst hinter einer zugeschärften Austrittskante abgelöst, während sie bei großer Reynoldsscher Zähl anliegt. Die Stufenverluste sind dementsprechend groß oder klein. Nun muß zwangsläufig vor allem, im Niederdruckteil von Dampf- und Gasturbinen mit kleiner Reynoldsscher Zahl gearbeitet werden, weil hier die Zähigkeit v sehr groß ist. Daher sind die Stufenverluste im IViederdrückteil nach vorstehendem groß, und der Wirkungsgrad solcher Stufen ist ein niedriger.New tests carried out by the inventor on guide vanes and In contrast to previous views, guide vane models have shown that not only the geometric shape of the outlet edge, but also the state of the flow for the size of the vortex area behind the guide vanes and thus for the size of the loss the level is decisive. It has been found that depending on the condition (pressure, Temperature, speed) of the fluid as well as the channel dimensions at same channel piece once the vortex area becomes large and the other time small despite Sharpening of the trailing edge. Through in-depth measurements in the boundary layer was recognized that this different behavior depends primarily on the state of turbulence of the working medium and therefore depends on the so-called Reynolds number. at If the Reyriolds number is smaller, the flow in the gap is even behind a sharpened one Trailing edge detached while at large Reynolds count is present. The step losses are correspondingly large or small. Now must inevitably especially in the low-pressure part of steam and gas turbines with a small Reynoldsscher Number because the toughness v is very high here. Hence the Step losses in the depressing part according to the above are large, and the efficiency such levels is a lower one.

Es hat sich nun gezeigt, daß man auch im Gebiete kleiner Reynoldsscher Kennzahl ein Anliegen der Strömung an der Zuschärfung der Leitschaufeln erzwingen kann, wenn man gemäß vorliegender Erfindung die Oberfläche der Leitschaufel kurz vor der Zuschärfung ihrer Austrittskante, in der Strömungsrichtung des Arbeitsmittels betrachtet, rauher ausbildet als im übrigen Teil. Es mag vorerst widersinnig erscheinen, absichtlich einen Teil einer Leitschaufel rauher zu gestalten, jedoch hat es sich einwandfrei gezeigt, daß dadurch der Wirkungsgrad der gesamten Stufe doch erheblieh verbessert wird, indem die in Betracht kommende Leitschaufelverlustzahl beispielsweise von 3°/a auf 2°/0 oder noch weniger verringert werden kann.It has now been shown that even in the area of small Reynoldsscher Indicator force a concern of the flow at the sharpening of the guide vanes can if, according to the present invention, the surface of the guide vane short before the sharpening of their trailing edge, in the direction of flow of the working medium considered, rougher than in the rest of the part. It may seem absurd at first deliberately making part of a guide vane rougher, however, it worked has clearly shown that this increases the efficiency of the entire stage is improved by the relevant vane loss figure, for example can be reduced from 3 ° / a to 2 ° / 0 or even less.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes beispielsweise veranschaulicht; und zwar zeigt: Fig. i die Abwicklung eines Schnittes in der Umfangsrichtung durch einen Teil der Leit-und Laufradschaufelung einer Dämpfturbinenstufe und Fig. 2 die Abwicklung eines Schnittes in der Umfangsrichtung durch einen Teil einer abgeänderten Ausführungsform der Leitradschaufelung.The drawing shows two embodiments of the subject matter of the invention for example illustrated; namely shows: Fig. i the development of a cut in the circumferential direction through part of the guide and impeller blades of a steam turbine stage and FIG. 2 shows the development of a section in the circumferential direction through a part a modified embodiment of the stator blades.

In Fig: i ist i die Leitrad- und 2 die Laufradschaufelung einer Dampfturbinenstufe. 3 bezeichnet den zwischen diesen zwei Schaufelungen z, 2 vorhandenen Spalt: Die Oberfläche der Leitschaufeln i ist von der Stelle q. an, die, in der Strömungsrichtung des Dampfes betrachtet, kurz vor derZuschärfüng5derAustrittskante dieser Schaufeln x liegt, rauher ausgebildet als der übrige Teil der Schaufeloberfläche: Die Rauheit ist künstlich erzeugt, und zwar dadurch, daß in den Oberflächenteil 6 Rillen eingegraben sind. Durch diesen aufgerauhten Teil 6 wird der in Fig. i eingetragene Verlauf der Stromlinien des Arbeitsmittels erzwungen. Wie gezeigt, liegt die Strömung weitgehend an der Zuschärfung 5 der Leitschaufeln i an, so daß in der auf die Laufschaufeln 2 auftreffenden Strömung keine Wirbelgebiete mehr vorhanden sind. Die Beaufschlagung der Laufschaufeln 2 ist daher eine recht gleichmäßige und der WirkungsgradderLaufschaufelung dementsprechend hoch.In Fig: i i is the stator and 2 the impeller blades of a steam turbine stage. 3 denotes the gap between these two blades z, 2: The The surface of the guide vanes i is from the point q. at that, in the direction of flow of the steam, shortly before the sharpening 5 of the trailing edge of these blades x is rougher than the rest of the blade surface: the roughness is artificially created by digging 6 grooves into the surface part are. Through this roughened part 6, the curve shown in FIG Streamlines of the work equipment forced. As shown, the current is largely lying at the bevel 5 of the guide vanes i, so that in the on the blades 2 impinging current no more vortex areas exist. The loading of the blades 2 is therefore quite uniform and the efficiency of the blades accordingly high.

Sind die Leitschaufeln 7 in der in Fig. 2 gezeigten Weise gegen das Austrittsende so ausgebildet, daß beide Seiten in eine gemeinsame Schneide 8 auslaufen, so empfiehlt es sich; auf beiden Seiten kurz vor dem Beginn der Zuschärfung eine räuhere Strecke g und =o vorzusehen.Are the guide vanes 7 in the manner shown in Fig. 2 against the The outlet end is designed so that both sides run out into a common cutting edge 8, so it is recommended; one on both sides shortly before the start of the sharpening rougher distance g and = o to be provided.

Die Rauheit kann auch dadurch erhalten werden, daß an den rauher auszugestaltenden Oberflächenteilen Erhöhungen, . z. B. in Form von Drähten, angebracht werden.The roughness can also be obtained in that the rougher is to be designed Surface parts elevations,. z. B. in the form of wires attached.

Claims

PATENT CLAIMS: x. Guide vane for steam or gas turbines; in particular for the low-pressure part of such turbines, with a sharpened outlet edge, thereby characterized in that the surface of the blade just before the bevel of the trailing edge, considered in the flow direction of the working medium, is rougher than the rest Part.

2. Guide vane according to claim i, characterized in that the roughness is artificial is generated.

3. Guide vane according to claim i and 2, characterized in that Artificially attached elevations on the part of the blade surface that is to be made rough available.