DE760327C - Mit UEberschallgeschwindigkeit angestroemte Gleichdruckbeschaufelung fuer Turbinen - Google Patents

Description

• Mit Uberschallgeschwindigkeit angeströmte Gleichdruckbeschaufelung für Turbinen Bei der Untersuchung von Schaufelformen für Turbinen ist man in neuerer Zeit zu dem Ergebnis gelangt, daß eine stark abgerundete Eintrittskante insofern sehr günstige Ergebnisse erzielen läßt, als das sich vor der Schaufel ausbildende Staufeld die Stromfäden weicher in die Schaufelkanäle umlenkt, so daß eine solche Schaufel weitgehend unempfindlich gegenüber Abweichungen von dem rechnungsmäßig angenommenen Anströmwinkel ist. Diese günstige Wirkung tritt damit vor allem bei Teillasten in Erscheinung. Diese Überlegungen gelten aber nur für das Gebiet der Strömung mit Unterschallgeschwindigkeit, nicht dagegen für Gleichdruckturbinenschaufeln im Überschallgebiet. Bei solchen Schaufeln entstehen infolge der scharfen Strömungsumkehr Verdichtungsdrücke, die im weiteren Verlauf der Strömung innerhalb ihres Schaufelkanals wieder in Geschwindigkeit umgesetzt werden. Die Umsetzung von Geschwindigkeit in Druck und umgekehrt geht mit sehr schlechtem Wirkungsgrad vor sich mit dem Ergebnis, daß der Schaufelwirkungsgrad schlecht wird. Nach den bisherigen Untersuchungen zeigt es sich, dar im Überschallgebiet Turbinenschaufelprofile am günstigsten sind, die nur eine geringe Dicke aufweisen, wenig gekrümmt sind und am Austrittsende verdickt sind. Die Übertragung dieses Ergebnisses auf Gleichdruckschaufeln ist jedoch nicht ohne weiteres möglich.
• Um die im Überschallgebiet arbeitenden Gleichdruckturbinenschaufeln zu verbessern, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, sie in zwei in der Strömungsrichtung hintereinanderliegende, um eine halbe Teilung gegeneinander versetzte Teilschaufeln zu unterteilen und die Teilschaufeln jeweils mit tragflügelähnlicher Querschnittsform, und zwar mit der scharfen Kante in Ariströmrichtung, auszubilden. Eine Beschaufelung gemäß der Erfindung ist in der Abbildung als Beispiel dargestellt. Die Schaufel _-i ist in die Teilschaufeln,-l' und 13' aufgelöst, die um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind und zwischen sich einen kleinen Spalt C frei lassen. Man kann die Beschaufelung auch so auffassen, daß der Schaufelkranz aus zwei gegeneinander versetzten Teilkränzen a- und h besteht.
• Zu dieser Beschaufelung lärt sich folgendes sagen: Die beiden Teilschaufeln entsprechen der bereits dargelegten Forderung an die Beschaufelung im Überschallgebiet, nämlich nach Ausbildung mit geringer Dicke, geringer Krümmung, verdicktem Ende. Es kann hier aber, und das ist ausschlaggebend für die zu erwartende Wirkung, die sich sonst in der :Mitte des Schaufelkanals einer Gleichdruckturbine einstellende hohe Verdichtung nicht stattfinden. An der Austrittskante der ersten Teilbeschaufelung a und im Spalt C findet Druckausgleich statt. Selbst wenn in der ersten Teilbeschaufelung eine geringe Verdichtung im Aufbau begriffen sein sollte, würde sie sehr schnell wieder abgebaut werden. Außerdem kann sie infolge der geringen Schaufelkrümmung gar nicht groß werden. Die Versetzung der beid°n Teilbeschaufelungen ergibt eine ähnliche Wirkung, wie sie bei den sogenannten Spaltschaufeln eintritt. Die unmittelbar an der Schaufeloberfläche strömenden Dampfteilchen werden durch Zähigkeit abgebremst und bilden ein Totwasser, das zu einem vorzeitigen Abreißen der Strömung und damit zur Auftriebsverminderung des Profils führt. Die ermatteten Teilchen (P r a n d t 1 J müssen von der Oberfläche weggeführt und durch neue. ungeschwächte Teilchen ersetzt werden. Die ermatteten Teilchen «-erden in der Mitte des zweiten Teilkanals von der ankommenden Strömung umschlossen, fortgerissen und dadurch unschädlich gemacht (vgl. die eingezeichneten Stromfäden).
• Die Auflösung einer mit Überschallgeschwindigkeit angeströmten Gleichdruckbeschaufelung für Turbinen in hintereinanderliegende Teilschaufeln hat eine gewisse Parallele in den bekannten gestaffelten Laufradschaufeln für Gleichdruckgebläse. Hier liegen jedoch insofern andere Verhältnisse vor, als die Schaufeln des Gebläses nicht angeströmt werden, sondern vielmehr die Luft abströmen lassen. Außerdem soll auf Grund von Untersuchungen beim Gleichdruckgebläse die Verwendung derartiger gestaffelter Laufradschaufeln nur im unterkritischen Gebiet möglich sein. Es ist das Verdienst des Erfinders, erkannt zu haben, dar sich ähnliche Schaufelformen gerade für Gleichdruckturbinen, und zwar für das überkritische Gebiet. eignen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Mit Überschallgeschwindigkeit angeströmte Gleichdruckbeschaufelung für Turbinen, dadurch gekennzeichnet, dar sie in zwei in der Strömungsrichtung hintereinanderliegende, um eine halbe Teilung gegeneinander versetzte Teilschaufeln (a, h) unterteilt ist und die Teilschaufeln jeweils tragflügelähnliche Form mit der scharfen Kante in der Anströmrichtung und dem verdickten Ende in der Abströmrichtung aufweisen. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstand vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: . Zeitschrift »Luftwissen«, April 1936. S. 113 Zeitschrift VDI., 1939, S. 925, Abb. io mit zugehörigem Text; A. B. Scherschevsky, »Die Rakete für Fahrt und Flug«, Berlin 1929, Abb. 36 mit zugehöriger Beschreibung.