DE830990C - Schaufel fuer Kreiselradmaschinen - Google Patents

Schaufel fuer Kreiselradmaschinen

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DE830990C
DE830990C DEC862A DEC0000862A DE830990C DE 830990 C DE830990 C DE 830990C DE C862 A DEC862 A DE C862A DE C0000862 A DEC0000862 A DE C0000862A DE 830990 C DE830990 C DE 830990C
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DE
Germany
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blade
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foot
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DEC862A
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Francis Henry Keast
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Canadian Patents and Development Ltd
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Canadian Patents and Development Ltd
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Schaufel für Kreiselradmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf die Beschaufelung von Kreiselradmaschinen, die mit einem zusammendrückbaren Medium arbeiten, wie Gebläse und Turbinen, und insbesondere auf die Beschaufelung solcher Gebläse oder Turbinen, die unter Bedingungen arbeiten, bei denen die Strömungsgeschwindigkeiten des Mediums relativ zu den feststehenden oder sich bewegenden Schaufeln so hoch werden, daß die Zusammendrückbarkeit des Mediums die Arbeitsweise des Gebläses oder der Turbine nachteilig beeinflussen kann.
  • Da sich die Relativgeschwindigkeit eines Mediums hinter einem feststehenden Körper, wie einer Schaufel, erhöht, so kann sie Werte erreichen, bei denen die Wirkung des Körpers auf das Medium derart ist, daß sich ein Teil des Mediums mit oder nahezu mpt der örtlichen Schallgeschwindigkeit in dem Medium bewegt. Bei oder etwa bei solchen Bedingungen entstehen nachteilige Wirkungen, die die Widerstände erhöhen und turbulente Strömungsbedingungen hervorrufen. Im Falle eines Gebläses oder einer Turbine wirkt sich dies in einer Verminderung des Wirkungsgrades aus. Deshalb hat man beim Entwurf solcher Maschinen darauf Bedacht genommen, solche nachteiligen Wirkungen möglichst zu vermeiden. Gewöhnlich erreichte man dies dadurch, daß man die Strömungsgeschwindigkeiten relativ zu den Schaufeln der Maschine begrenzt hat. Es ist aber klar, daß man erhebliche Vorteile erl reichen würde, wenn man höhere Geschwindigkeiten ohne die erwähnten Nachteile anwenden könnte. Hauptzweck der Erfindung ist es daher, eine Schaufelbauart zu schaffen, die mit hohemi Wirkungsgrad bei Relativgeschwindigkeiten arbeitet, die nicht weit unter der örtlichen Schallgeschwindigkeit in dem Medium liegen.
  • Die Erfindung sieht weiterhin eine Schaufelform vor, die den Bau von mit -,hohem Wirkungsgrad arbeitenden Gebläsen oder Turbinen ermöglicht, die gegenüber den bisherigen Maschinen gedrängter und leichter sind, ohne daß sich die Leistungskennwerte dadurch verschlechtern.
  • Es ist bekannt, daß sich bei einem Flugzeugflügel mit positiver oder negativer Pfeilform das Eintreten der nachteiligen, durch die Zusammendrückbarkeit der Luft bedingten Wirkungen bei der Erhöhung der Flugzeuggeschwindigkeit relativ zur Luft verzögert. Die Wirkungen sind allerdings erst bemerkbar, wenn Geschwindigkeiten erreicht werden, die höher sind, als die, bei denen die Wirkungen bei einem Flugzeug mit Flügeln ohne Pfeilform auftreten würden. Bei Flugzeugen mit Pfeilform der Flügel treten die ersten Wirkungen der Zusammendrückbarkeit im Falle von Flügeln mit positiver Pfeilform, also schräg nach hinten gerichteten Flügeln, an der Spitze der V-Form und bei Flügeln mit negativer Pfeilform an den Tlügelspitzen auf. Gemäß der Erfindung werden die Gebläse- oder Turbinenschaufeln so ausgebildet, daß die Spitze der V-Form in einem Gebiet niedriger örtlicher Relativgeschwindigkeit liegt, so daß keine vorzeitigen, durch die Zusammendrückbarkeit hervorgerufenen Störungen an dieser Stelle auftreten.
  • Bei Laufschaufeln für Axialgebläse kann die richtige Anordnung der Spitze der V-Form dadurch erzielt werden, daß man von Schaufeln ausgeht, die ähnlich den unter der Bezeichnung wirbelfreie Schaufeln bekannten Schaufeln sind. Bei diesen ist die Relativgeschwindigkeit der Luft im Falle von Laufschaufeln an der Spitze am größten, d. h. also am Außendurchmesser, während im Falle von Leitschaufeln die größte Relativgeschwindigkeit ebenfalls an der Spitze, d. h. hier also am Innendurchmesser vorhanden ist. Bei jeder anderen Schnittebene der Schaufeln sind die Relativgeschwindigkeiten niedriger, so daß die Spitze der V-Form bei einer dazwischenliegenden Schnittebene liegen kann. Die Art der Auswahl dieser Ebene wird weiter unten beschrieben. Diese Auswahl kann so getroffen werden, daß vorzeitige Wirkungen der Zusammendrückbarkeit an der Spitze der Pfeilform nicht auftreten, während die Pfeilform außerdem bewirkt, daß dies an der Flügelspitze auch nicht der Fall ist. In der Praxis hat man gewisse Freiheiten bei der Wahl der Anordnung der Spitze der Pfeilform und man kann deshalb erreichen, daß die in den Schaufeln auftretenden Biegebeanspruchungen, die durch die Versetzung der einzelnen Querschnittsprofile zu dem am Schaufelfuß vorhandenen Profil hervorgerufen werden, möglichst klein sind. Die Erfindung sieht daher eine Schaufelbauart vor, bei der die durch die Zentrifugalkräfte hervorgerufenen Beanspruchungen gering gehalten und die durch die Zusammendrückbarkeit der Medien hervorgerufenen nachteiligen Wirkungen möglichst wirkungsvoll vermieden werden.
  • Sie besteht bei einer Schaufel für Kreiselradmaschinen darin, daß die Vorderkanten der Querschnittsprofile, die außerhalb eines bestimmten, zwischen Schaufelfuß und -spitze liegenden Punktes aufeinander folgen, zunehmend größere Versetzungen in der Richtung der örtlichen Strömungen in der Maschine haben, so daß der Pfeilwinkel der Schaufelvorderkante bei jedem Profil nicht wesentlich geringer als der geringste Wert ist, .der zur Aufrechterhaltung einer Unterschallströmung bei diesem Profil notwendig ist.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. r ein kombiniertes Konstruktionsdiagramm, das auf der rechten Seite die Konstruktionslinien für die erste Entwurfsstufe einer vereinfachten Gebläselaufschaufelform und auf der linken Seite die Projektion der sich daraus ergebenden Profillinien sowie der Vorder- und Hinterkante auf die Ebene des Fußprofils, d. h. also auf eine zum Rotor tangential verlaufende Ebene wiedergibt, Fig.2 auf der linken Seite eine Wiederholung der in Fig. r dargestellten Projektion und auf der rechten Seite eine Projektion der Schaufelvorder-und -hinterkante nach der ersten Entwurfsstufe auf eine durch die Gebläseachse verlaufende radiale Ebene, Fig.3 eine Ansicht radial von außen der vereinfachten Schaufelform nach der ersten Entwurfsstufe, Fig. ¢ ein kombiniertes Konstruktionsdiagramm, das rechts unten die Konstruktionslinien für die zweite Entwurfsstufe einer vereinfachten Gebläselaufschaufelform, links die Projektion der sich daraus ergebenden Profillinien sowie der Vorder- und Hinterkante auf die Ebene des Fußprofils, d. h. also auf eine zum Rotor tangential verlaufende Ebene, und rechts oben die Projektion der Schaufelvorder-und -hinterkante auf eine durch die Gebläseachse verlaufende radiale Ebene wiedergibt, Fig. 5 eine Ansicht entspre;:hend Fig. 3 der vereinfachten Schaufelform zach der zweiten Liitwwurfsstufe, Fig.6 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der kritischen Machsehen Zahl von dem PfeilNrinkel für ein typisches Gebläseschaufelprofil wiedergibt, Fig. 7 ein Diagramm, in dem in ausgezogenen Linien die Veränderungen der sich durch die Konstruktion ergebenden Machsehen Zahl über die Länge einer typischen Gebläselaufschaufel und einer Leitschaufel und in gestrichelten Linien der Pfeilwinkel dargestellt ist, der bei den einzelnen Schnittebenen notwendig ist, damit die sich durch die Konstruktion ergebende Machsche Zahl der kritischen Machsehen Zahl, wie sie aus Fig.6 zu entnehmen ist, entspricht, Fig.8 ein kombiniertes Konstruktionsdiagramm entsprechend Fig.4 für die erste Entwurfsstufe einer verbesserten Schaufelform, Fig.9 eine Ansicht entsprechend Fig. 3 der verbesserten Schaufelform nach der ersten Entwurfsstufe, Fig. t o ein kombiniertes Konstruktionsdiagramm entsprechend Fig.4 für die zweite Entwurfsstufe einer verbesserten Schaufelform, Fig. i i eine Ansicht entsprechend Fig. 3 der verbesserten Schaufelform nach der zweiten Entwurfsstufe.
  • Zur Veranschaulichung sind in der Zeichnung Laufschaufeln für ein Axialgebläse gezeigt, doch läßt sich die gleiche Schaufelbauart auch für Gebläseleitschaufeln und ebenso auch für Turbinenlauf- und -leitschaufeln verwenden. Außerdem sind zur Vereinfachung in allen Darstellungen für die Profillinien Kreisbögen verwendet, von denen aber bei der tatsächlich ausgeführten Schaufel abgewichen werden kann, ohne daß dadurch die Erfindung berührt wird.
  • Die erste Entwurfsstufe einer vereinfachten Schaufelform gemäß der Erfindung ist in Fig. i und 2 schematisch dargestellt. In der Ansicht radial von außen auf den Gebläserotor stellen die sieben Punkte Cl, C2, C3, C4, C5, C6 und C7 die Mittelpunkte von Kreisen dar, deren gleichlange; Kreisbögen L,-T" L2-T", L3-T3, L4-T4, L5-T5, Lg-T6 und L7-T7 sieben nicht dargestellte Profillinien bilden würden, die in beliebigen, in gleichern, Abstand voneinander liegenden Schnittebenen i, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 angeordnet den üblichen Schaufeltyp ergeben würden. Eine solche Schaufel würde eine gerade Vorderkante haben, die in der Ansicht radial von außen dem Punkt L1 in Fig. i entsprechen würde, während die Radien der aufeinanderfolgenden Bögen immer größer werden und sämtlich durch den Punkt L1 hindurchgehen würden. Das würde bedeuten, daß alle Anfangspunkte L1, L2, L3, L4, L5, L6 und L7 genau übereinanderliegen. Gemäß der Erfindung wird einer solchen Schaufel nun eine Pfeilform gegeben, die von der Richtung der Luftströmung an den einzelnen Punkten der Schaufelvorderkante abhängt.
  • Die gewünschte Pfeilform wird dadurch erzielt, daß die Mittelpunkte der die Profillinien darstellenden Kreisbögen nacheinander zunehmend aus den für die normale Schaufel vorgesehenen Lagen versetzt werden. So kommt also der Punkt C2 zu der neuen Stelle C2', und zwar derart, daß die Linie C2-C:>, entgegengesetzt zur Richtung der Luftströmung, die in der Mitte zwischen den beiden Schnittel)enen i und 2 vorhanden ist, gerichtet ist. Der Punkt C3 kommt zu der Stelle C3', und zwar dadurch, daß der Punkt C3 zunächst um das gleiche Stück wie der Punkt C2 und dann zusätzlich noch um ein weiteres Stück entgegengesetzt zur Richtung der Luftströmung, die in der Mitte zwischen den beiden Schnittebenen 2 und 3 vorhanden ist, versetzt wird. Das Verfahren, nach dem die jeweiligen Versetzungen der Punkte ermittelt werden, wird weiter unten beschrieben. Zur besseren Darstellung der einfachen Schaufelform ist die Größe der jeweiligen Versetzung hier zunächst willkürlich so gewählt, daß eine Schaufel mit einer gewinkelten Vorder- und Hinterkante entsteht.
  • Von dem Profil 3, das dem Mittelpunkt C3 entspricht, in Richtung zur Schaufelspitze, sind die aufeinanderfolgcnden Profile in der entgegengesetzten Richtung versetzt, d. h. in einer Richtung, die mit der der Luftströmung an den; folgenden Stellen der Schaufelvorderkante übereinstimmt. Hierzu werden die Mittelpunkte C4, C5, C6 und C7 zunächst um den gleichen Betrag wie der Punkt C3 nach C3' versetzt und dann von den so gefundenen Stellen um jeweils immer größere Beträge in der Richtung der Luftströmung, die in der Mitte zwischen dem betreffenden Profil und dem vorhergehenden Profil liegt, zu den neuen Stellen C4', C5 , C6' und C7'.
  • Von dem Punkt CL und den neuen Mittelpunkten C.', C3', C5', C8, C4 und C7' werden die Profillinien i, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 entsprechend der Zahl der Schnittebene, in der sie sich befinden, als eine Schar von Kreisbögen gezogen, von denen jeder an der Schaufelvorder- bzw. -hinterkante endet. Die Radien der einzelnen Bögen sind die gleichen wie diejenigen der vorher erwähnten Schaufel der ersten Entwurfsstufe, d. h. also C,-L" C2-L" C3-L" C,-L" C5-L" C6-L, und C7-L,. Denn bei jener Schaufel liegen die Punkte L1, L2, L3, L4, L5, L6 und L7 alle übereinander. Die Punkte L2, L3, L4, L5, L6 und L7 werden dadurch gefunden, daß man die Entfernungen L,-L2, L,-L3, Ll-L4, Ll-L5, Ll-L6 und Ll-L7 jeweils gleich groß macht wie die Strecken C,-C,', C3-C3', C4-C4', C5-C5, C6-Cl' und C7-C7'. Die entsprechenden Punkte T2, T3, T4, T5, T6 und T7 erhält man vorzugsweise dadurch, daß man die gegebene Sehnenlänge einheitlich für alle Bögen anwendet. Es ist aber auch durchaus möglich, für die einzelnen Bögen verschiedene Sehnenlängen vorzusehen, um eine von der Vorderkante abweichende Hinterkante zu erhalten, falls dies gewünscht wird. Den Verlauf der Vorderkante erhält man dann, indem man die Punkte L1, L2, L3, L4, L5, L6 und L7 miteinander verbindet. Ebenso erhält man die Hinterkante durch Verbinden der Punkte T1, T2, T3, T4, T5, T6 und - T7 miteinander.
  • Die in Fig.2 durch die gestrichelte Linie miteinander verbundenen Punkte G1, G2, G3, G4, G5, G6 und G7 stellen die Lage der Massen- oder Flächenschwerpunkte der Profile i, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 der fertigen Schaufel dar, wie sie durch bekannte graphische Verfahren empirisch ermittelt werden. Die Linie x-x, die durch den Schwerpunkt G1 und im wesentlichen parallel zur Sehne des Fußprofils verläuft und auf die im folgenden noch zurückgekommen wird, ist die Hauptsache der Biegebeanspruchungen der Schaufel in diesem Profil, die nachfolgend noch beschrieben wird.
  • Die in Fig. i links dargestellte Projektion der Schaufellinien ist auf der linken Seite der Fig. 2 nochmals wiedergegeben, während auf der rechten Seite ein Aufriß dieser Schaufel dargestellt ist, aus dem die Vorderkante L,-L7 und die Hinterkante T,-T7 ersichtlich ist. Die Schnittebenen i bis 7 sind ebenfalls eingezeichnet. In einigen Fällen sind einander entsprechende Punkte beider Zeichnungsteile durch Konstruktionslinien miteinander verbunden.
  • Eine Stirnansicht einer den vorbeschriebenen Konstruktionsdiagrammen entsprechenden Schaufel in ihrer tatsächlichen Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Schaufel i o hat eine Vorderkante < < und eine Hinterkante 12. Bei dem Fußprofil 1 3 geht die Schaufel in den Fuß 14 über,' mit dem sie in dem Rotor befestigt ist. Die Vorderkante der Schaufel ist von dem Fuß ausgehend' zunächst entgegen der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung der örtlichen Luftströmung bis zu dem Scheitelpunkt 15 vorgezogen, und von hier aus verläuft die Vorderkante bis zur Spitze 16 wieder rückläufig.
  • Infolge der Versetzung der einzelnen Profile zueinander, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ergehen sich bei einer solchen Schaufel im Betrieb übermäßig hohe Biegemomente durch die auf die einzelnen Profile wirkenden Kräfte. Um diese Biegemomente klein zu machen, wurden in dem in Fig. 4 gezeigten Konstruktionsdiagramm die Mittelpunkte der Profillinien 2, 3, 4, 5, 6 und 7 zusätzlich um die Strecken C.,'-C2" C3'-C 3f l, 4", C0_'-C5", C, 6 _ und C7'-C7" versetzt, und zwar in einer Richtung, die etwa senkrecht zur Sehne der jeweiligen Profillinie liegt. Diese Versetzungen werden so gewählt, daß die Flächenschwerpunkte Gz, G3, G,1; G5, G6 und G7 dicht bei oder in der radialen, durch die Linie x=x gehenden Ebene liegen.
  • In Fig.5 ist eine solche Schaufel in ihrer tatsächlichen Ausführungsform dargestellt. Diese Schaufel weist ebenfalls eine gewinkelte Vorderkante auf, doch hat sie gegenüber jener zunehmende Versetzungen der einzelnen Querschnitte in einer etwa senkrecht zu den Sehnen der Profile liegenden Richtung, um die Biegebeanspruchungen möglichst klein zu halten.
  • Um diejenigen Größenwerte für die Versetzung der Mittelpunkte der einzelnen Profillinien in der Richtung der örtlichen Luftströmung (Fig. i und 2) ziu ermitteln, mit denen die günstigsten Wirkungen erzielt werden, muß man den kleinsten Pfeilwinkel kennen, der benötigt wird, um normale oder Unterschallströmung bei jeder Schnittebene der Schaufel zu gewährleisten. Dies läßt sich mittels Diagramme, wie sie in Fig.6 und 7 dargestellt sind, durchführen. Unter dem Pfeilwinkel irgendeiner Schnittebene versteht man den Winkel, dessen Tangens die Änderung der linearen Versetzungen außerhalb des Schaufelfußes zwischen aufeinanderfolgenden Profilen ist.
  • Werden Schaufeln der bisher gebräuchlichen Bauart mit geraden Kanten in einem Gebläse oder einer Turbine verwendet, so beginnen sich infolge der Zusammendrückbarkeit des Mediums bei einer allgemeinen Machsehen Zahl von etwa 0,75 StOßwellen zu bilden. Das in Fig.6 wiedergegebene Diagramm zeigt die Abhängigkeit zwischen dem Pfeilwinkel und der kritischen Machsehen Zahl für solche Schaufeln. Die kritische Machsche Zahl ist die allgemeine Machsche Zahl, bei der die durch die Zusammendrückbarkeit hervorgerufenen nachteiligen Wirkungen aufzutreten beginnen.
  • In dem in Fig. 7 wiedergegebenen Diagramm ist die allgemeine Machsche Zahl, die sich zwangsläufig aus der Konstruktion ergibt, in ausgezogenen Linien für jede Schnittebene angegeben, und zwar bezieht sich die eine Linie auf Laufschaufeln und die andere. auf Leitschaufel». Uni den kleinsten erforderlichen Pfeilwinkel für jede Schnittebene einer Schaufel zu bestimmen, entnimmt der Konstrukteur der Fig. 7 die allgemein, :\lachsche Zahl, die für die I>cstimnite Schiiittehene der Schaufel anwendbar ist, und sucht nrni mit dieser Zahl in Fig. 6 den Pfeilwinkel, der ii;>t%\-endig ist, damit diese Machsche Zahl die für diesen I'fcil@%,iiikel geltende kritische Machsche Zahl nicht überschreitet. Der so gefundene Pfeilwinkel wird dann in Fig.7 über den Schnittebenen aufgetragen, wie dies in gestrichelten Linien eingezeichnet ist.
  • Man erkennt, daß die Laufschaufel eine Pfeilform in den äußeren Schnittebencii, insbesondere außerhalb der Schnittebeire 4, benötigt, während diese bei der Leitschaufel in den ilineren Schnittebenen der Fall ist. In jedem Fall ist die Pfeilform also an der Schaufelspitze erforderlich. Bei beiden Schaufelarten ist die Abhängigkeit zwischen der Größe des Pfeil«,inkels und der Lage der Schnittebene nicht linear. 111 Fig. 1 und 2 wurde die Größe des Pfeilwinkels an den einzelnen Schnittebenen bzw. der Versetzung der Mittelpunkte der einzelnen kreisbogenförmigen Profillinien der Einfachheit halber willkürlich so gewählt, daß sich eine Schaufel ergibt, deren Kanten sich aus geraden Linien zusammensetzen.
  • In Fig.8 ist die Entwurfsstufe für eine Laufschaufel gezeigt, die dem in Fig. i und 2 dargestellten Verfahren folgt, hierbei jedoch diejenigen Versetzungsgrößen C.-C_', C3-C3', C1-C,', C;; -C C6-CC>' und C7-C7' für die Mittelpunkte der verschiedenen Profillinien 2, 3, 4, 5, 6 und 7 in der Richtung der örtlichen Luftströmung verwendet, die sich aus den in Fig. 6 und 7 wiedergegebenen Diagrammen ergeben. Die geradlinigen Versetzungen, wie z. B. C@-C_', «-erdcii durch Multiplikation des Tangens des für jede Schnittchene erforderlichen Pfeilwinkels, wie er sich aus den Diagrammen ergibt, mit dem Abstand zwischen den einzelnen Schnittebenen errechnet. Obgleich der in Fig.7 an dem Fuß der Laufschaufel vorgesehene Pfeilwinkel nicht notwendig ist, um nachteilige, von der Zusammendrückbarkcit des Mediums herrührende Wirkungen zti verhindern, ist er doch angewendet, um zu verhindern, daß der Schwerpunkt der Schaufel infolge der starken Pfeilform der äußeren Teile sich zu weit aus der Mitte des Fußprofils verlagert, und aul5erdein auch deshalb, damit die benachbarten Leits@haufchi, die ebenfalls an ihrer Spitze einen Pfeilwinkel benötigen, ü1 axialer Richtung so nahe wie mir möglich an die Laufschaufeln herangerückt \\,crden können. Aus den gleichen Gründen ist das Fuf.#profll der Leitschaufeln, d. h. also ihr äul5cres Profil, dilrc h Wahl eines größeren Pfeilivinkcls zurückgesetzt.
  • In entsprechender Wcisc wie bei der in Fig.4 gezeigten Entwurfsstufe ergibt sich ium aus der iii Fig. 8 dargestellten Schaufel dur,- h ztisätzli-hc Vcr-Setzungen C,'-C..", C3'-C3", C4-(.4, Ca'-C5", C6 -C6 und C7'-C7" der Mittelpunkte der Profillinien 2. 3. 4, 5, 6 und 7 in einer Richtung, die etwa senkrecht zu den Sehnen der eiiizc,lien Profile liegt, eine Scliaufclforll, wie sie in dem in Fig. io wiedergcgclyeneii Diagramm dargestellt ist.
  • Es sei erwähnt, daß die zusätzlichen Versetzungen der Mittelpunkte eine geringe Veränderung des Pfeilwinkels mit sich bringt. Dem kann dadurch Rechnung getragen werden, daß man für die erste Entwurfsstufe einen empirisch festzustellenden Korrekturfaktor für die zusätzliche Versetzung anwendet. Eine solche Schaufel in ihrer tatsächlichen Ausführungsform ist in Fig. i i gezeigt. Man erkennt, daß an der Spitze dieser Schaufel eine Pfeilform gewählt ist, die die von der Zusammendrückbarkeit der bei hohen Geschwindigkeiten herrührenden nachteiligen Wirkungen auf ein Mindestmaß herabsetzt. Der für irgendeine Schnittebene vorgesehene Pfeilwinkel richtet sich nach der Größe der Relativgeschwindigkeit der Strömung bei dieser Schnittebene, und die Richtung der Versetzung ist die gleiche wie die der örtlichen Strömung bei dieser Schnittebene. Die Schaufel ist auch an dem Fuß mit einer schrägen Vorderkante versehen, damit der Schwerpunkt der Schaufel in der Rotationsebene des Schwerpunktes des Fußprofils liegt, und schließlich weist die Schaufel vom Fuß bis zur Spitze eine zunehmende; Versetzung auf, die sich durch eine zusätzliche Versetzung jedes Profils ergibt, so daß die Flächenschwerpunkte aller Profile der Schaufel etwa in der radialen, durch die Querbiegungsachse gehenden Ebene liegen. Dadurch werden die auf die Schaufel wirkenden Kräfte auf ein Mindestmaß herabgesetzt.
  • Es versteht sich, daß die gezeigte Ausführungsform der Erfindung nur ein bevorzugtes Beispiel darstellt und daß Änderungen in der Form, Größe und Anordnung der Teile vorgenommen werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfiiidung verlassen zu werden braucht.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaufel für Kreiselradmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten (i i) der Querschnittsprofile, die außerhalb eines bestimmten, zwischen dem Fuß (13) und der Spitze (16) der Schaufel ( i o) liegenden Punktes (15) aufeinandcrfolgen, zunehmend größere Verse tzuiigen in der Richtung der örtlichen Ströinurigen in der :Maschine haben, so daß der Pfeilwinkel der Schaufelvorderkante bei jedem Profil nicht wesentlich geringer als der geringste Wert ist, der zur Aufrechterhaltung einer L`nterschallströmung bei diesem Profil notwendig ist.
  2. 2. Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt (15) von dem Fuß (13) der Schaufel (io) nicht weniger als ein Drittel der Schaufellänge entfernt ist.
  3. 3. Schaufel nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt (15) etwa in der Mitte zwischen dem Fuß (13) und der Spitze (16) der Schaufel ( i o) liegt.
  4. 4. Schaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten (i i) der Querschnittsprofile, die außerhalb des Fußes (13) der Schaufel (i o) aufeinanderfolgen, zunehmend größere Versetzungen entgegen der Richtung der örtlichen Strömungen in der Maschine haben, bis eine bestimmte, bei dem Punkt (15) vorhandene Versetzung in dieser Richtung erreicht ist.
  5. 5. Schaufel nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch solche Versetzungen entgegen der Richtung der örtlichen Strömungen in der Maschine, daß der Schwerpunkt der Schaufel (io) etwa in der Rotationsebene des Flächenschwerpunktes des Fußprofils (13) liegt.
  6. 6. Schaufel nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt (15) an einer Stelle der Vorderkante (i i) der Schaufel (i o) liegt, bei der die Relativgeschwindigkeit der Strömung zur Schaufel bei der Betriebsdrehzahl der Maschine niedriger als die Geschwindigkeit ist, bei der nachteilige, durch die Zusammendrückbarkeit der Medien hervorgerufene Kräfte auftreten.
  7. 7. Schaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzungen der einzelnen Querschnittsprofile der Schaufel (io) so gewählt sind, daß der Schwerpunkt der Schaufel etwa in einer radialen Ebene liegt, die durch die Achse (x-x) der quer zur Schaufel gerichteten Biegebeanspruchungen des Fußprofils (13) geht, wobei diese Achse eine hypothetische Linie ist, die durch den Flächenschwerpunkt und etwa parallel zur Sehne dieses Profils verläuft.
DEC862A 1949-04-26 1950-04-27 Schaufel fuer Kreiselradmaschinen Expired DE830990C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2663493A (en) * 1949-04-26 1953-12-22 A V Roe Canada Ltd Blading for compressors, turbines, and the like

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US2663493A (en) * 1949-04-26 1953-12-22 A V Roe Canada Ltd Blading for compressors, turbines, and the like

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