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Mehrstufiger Axialverdichter mit Normalstufen und zwei Vorstufen für
stoßfreien Eintritt Es ist bekannt, bei Axialverdichtern mit mehreren aus einer
Lauf- und einer Leitreihe bestehenden gleichartigen Stufen, sog. Normalstufen, dem
zu verdichtenden -Medium zur Erzielung stoßfreien Eintrittes in die erste Schaufelreihe
der aus Normalstufen zusammengesetzten Beschauflung des Verdichters einen Drall
zu erteilen und der ersten Schaufelreihe der aus Normalstufen zusammengesetzten
Beschauflung eine Laufschaufelreihe vorzubauen, die zu diesem Drall beiträgt. Die
Schaufeln dieser vorgebauten Laufschaufelreihe werden üblicherweise so geformt,
daß das zu verdichtende Medium unter Geschwindigkeitsabnahme und damit auch unter
Druckerhöhung in die gewünschte Strömungsrichtung abgelenkt wird. Nachteilig ist
bei dieser Anordnung, daß die ungeschützte Vorlaufreihe störungsempfindlich ist,
insbesondere bei in bezug auf die axiale Richtung nicht symmetrischer Anströmung
durch das zu verdichtende Medium.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Axialverdichter mit Normalstufen,
bei welchem mehrere Leitschaufelreihen unter sich und mehrere Laufschaufelreihen
unter sich mindestens geometrisch ähnliche Profile haben und bei welchem die Strömung
des zu verdichtenden Mediums sowohl vor wie nach jeder Leitreihe von der Achsrichtung
derart abweicht, daß dem zu verdichtenden Medium zur Erzielung stoßfreien Eintrittes
in die erste Schaufelreihe der aus Normalstufen zusammengesetzten Beschauflung des
Verdichters ein Drall erteilt werden muß und zu diesem Drall eine Leitend eine Laufschaufelreihe
beitragen, die der ersten
Schaufelreihe der aus Normalstufen zusammengesetzten
Beschauflung vorgebaut sind.
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Durch das Vorschalten einer Leitschaufelreihe vor die eigentliche
Vor-Laufreihe sollen in erster Linie die nachteiligen Unterschiede in derAnströmrichtung
des zu verdichtenden Mediums, die durch die Form des Saugstutzens oder die Anordnung
der Leitungen hervorgerufen werden können, beseitigt werden. Eine Ablenkung des
Mediums braucht nicht unter allen Umständen stattzufinden. Sie kann in gewissen
Fällen zur Entlastung der ersten Laufschaufelreihe erwünscht sein.
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Der Erfindungsgegenstand ist in zwei Ausführungsbeispielen in der
Zeichnung dargestellt. Die Fig. i zeigt schematisch im Schnitt einen mehrstufigen
Axialverdichter gemäß der Erfindung, die Fig. 2 bis 4 zeigen Schaufelprofile, eine
Druckkurve und ein Geschwindigkeitsdiagramm einer ersten Ausführung gemäß der Erfindung,
und die Fig. 5 bis 7 zeigen dieselben Einzelheiten einer zweiten Ausführung gemäß
der Erfindung.
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Der in der Fig. i in Verbindung mit den Fig. 2 bis 4 schematisch dargestellte
Axialverdichter zeigt eine schwach umlenkende und gleichrichtende Leitschaufelreihe
i, die der Vor - Laufschaufelreihe 2 vorgebaut ist, und anschließend an diese beiden
den Normalstufen vorgebauten Schaufelreihen eine Anzahl Normalstufen, jede zusammengesetzt
aus einer Laufreihe 3 und einer Leitreihe 4. Der Drall, welcher dem Medium gegeben
werden muß, um entsprechend der Strömungsrichtungcs(Fig.4) dessen stoßfreien Eintritt
in die Laufschaufelreihe 3 der ersten Normalstufe zu erhalten, wird durch die aus
der Leitschaufelreihe i und aus der besonders geformten Laufschaufelreihe 2 bestehenden,
den Normalstufen vorgebaute Stufe i, 2 herbeigeführt.
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Die axiale Absolutgeschwindigkeit cl wird unter Ablenkung der Strömung
in der aus schwach gekrümmten Leitblechen gebildeten Leitreihe i auf c2 beschleunigt.
Die der Absolutgeschwindigkeit c2 entsprechende Relativgeschwindigkeit w2 wird dann
unter weiterer Ablenkung der Strömung in der Laufreihe 2 auf w3 verzögert. Diese
relative Austrittsgeschwindigkeit w. aus der ersten Laufreihe ist in Richtung und
Größe gleich der relativen Eintrittsgeschwindigkeit in die Laufreihe der ersten
Normalstufe. Durch die Beschleunigung von cl auf c2 entsteht ein Druckabfall, durch
die Verzögerung von w2 auf w. eine Druckerhöhung, wie in Fig. 3 gezeigt wird. Wie
aus den Fig. 2 und 4 ersehen werden kann, unterscheiden sich die vorgebauten Schaufelreihen
i und 2 von den Schaufelreihen 3 und 4 der Normalstufen in verschiedener Hinsicht.
Die Ablenkung der ersten Leitschaufelreihe ist kleiner als die der Leitreihen der
Normalstufen. Die Umfangskomponenten der Relativgeschwindigkeiten der vorgeschalteten
Laufreihe sind größer als die der Laufreihen der Normalstufen, und die Ein- bzw.
Austrittswinkel sind daher spitzer. Eine Überlastung der Schaufeln der vorgeschalteten
Laufreihe braucht deshalb nicht einzutreten.
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Der in der Fig. i in Verbindung mit den Fig 5 bis 7 dargestellte Axialverdichter
zeigt eine nicht umlenkende, sondern nur die Strömung gleichrichtende Leitschaufelreihe
i mit ungekrümmten Leitschaufeln. Die Fig. 6 und 7 zeigen in gleicher Weise wie
vorstehend beschrieben den Druckverlauf in der Beschauflung und die entsprechenden
Strömungsgeschwindigkeiten für diese besondere Ausführung des Erfindungsgegenstandes.