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Schaufelanordnung für mehrstufige Axialverdichter Aus Herstellungsgründen
setzt man die Beschattflung mehrstufiger Axialverdichter meist aus möglichst vielen
gleichartigen Stufen zusammen; die Mehrzahl der Laufschaufelreihen ist, ebenso wie
der Großteil der Leitschanfelreihen unter sich im wesentlichen gleich. Im Sonderfall
der sog. symmetrischen Schaufelanordnung sind die Lauf- und Leitschaufeln nicht
nur unter sich gleich, sondern auch das Spiegelbild voneinander. Auch die Ein-und,
Austrittswinkel wiederholen sich von Stufe zu Stufe, unterschiedlich ist meist nur
die sich von Stufe zu Stufe ändernde Länge. Unter diesen wegen der Gleichartigkeit
mit Normalstufen zu bezeichnenden Beschauflungen gibt es nun eine Art, bei der die
Absolutbahn der Strömung sowohl vor den Leitschaufeln wie vor den Laufschaufeln
von der Achsrichtung wesentlich abweicht. Um für den Eintritt in die erste Stufe
dieser Beschauflung stoßfreien Eintritt zu erhalten, muß dem zu verdichtenden Medium
ein gewisser Drall erteilt werden, der die Strömung in die erforderliche Umfangsrichtung
ablenkt.
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Es ist hekännt, diesen Eintrittsdrall durch die besondere Formgebung
der Eintrittspirale des Gehäuses oder durch eine Leitschaufelreihe m-it düsenartigen
Leitblechen, oder aber durch Vereinigung beider Vorrichtungen zu erzeugen. Nachteilig
ist bei diesen Maßnahmen, daß der verlangte Drall durch eine Drucksenkung erkauft
werden mu B, für deren Wiedergutmachung zusätzliche Stufen erforderlich sind, was
weitere Verluste .bedeutet.
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Die Erfindung betrifft eine Schaufelanordnung für Axialverdichter
mit mehreren unter sich gleichen oder mindestens geometrisch ähnlichen
Leit-
und Laufschaufelreilien, sog. Normalstufen, und mit einer Strömung des zu verdichtenden
Mittels, die sowohl vor wie nach jeder Leitreibe von der Achsrichtung wesentlich
abweicht, so daß denn zii verdichtenden Mittel zur Erzielung stoßfreier Eintritte
ein gewisser Drall erteilt werden muß. Gegenstand der Erfindung ist die Anordnung
einer zusätzlichen Laufschaufelreihe, die der ersten Laufschaufelreihe der aus Normalstufen
bestehenden Beschauflung vorgebaut ist und die den Strom des zu verdichtenden Mittels
der ersten Normallaufschaufelreihe mit dem gleichen Drall zuführt, finit dem dieser
Strom die Leitschaufeln der Normalbeschauflung verläßt. Die Ausführung der Beschauflung
gemäß der Erfindung beginnt also finit zwei Laufschaufelreihen, von denen die zweite
eine Laufschaufelreihe einer Normalstufe ist. Durch die zusätzliche Laufschaufelreihe
werden die Eintrittsverluste des Fördermittels in niedrigen Grenzen gehalten.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird auf die drei Beispiele verwiesen,
von denen das erste (Fig. i bis .4) die bisherige Schaufelanonlnung betrifft, das
zweite (Fig. 5 bis 8) die normale Ausführung gemäß der Erfindung und das dritte
(Fig.9) einen Sonderfall der Erfindung darstellt.
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Das in Fig. i schematisch im Schnitt gezeigte Axialgebläse besteht
aus fünf symmetrischen Normalstufen. Der Drall, der der Strömung gegeben werden
muß, um entsprechend der Strömungsrichtung c1 (Fig. 4) stoßfreien Eintritt in die
erste Laufschaufelreihe (Fig. 2) zu erhalten, wird durch den Leitschaufelkranz i
herbeigeführt. Dieser Schaufelkranz besteht aus stark gekrümmten Leitblechen, in
denen das Mittel von der Axialgeschwindigkeit cl auf die Geschwindigkeit c, gebracht
wird. Entsprechend der Geschwindigkeitszunahme erfolgt eine Druckabsenkung (Fig.
3), die erst in den nachfolgenden Verdichterstufen wieder ausgeglichen werden kann.
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Bei der :\nordnutig gemäß der Erfindung ist die Leitreihe i der Fig.
t durch eine besonders geformte Laufschaufelreihe 4 der Fig. 5 und 6 ersetzt. Die
der axialen Absolutgeschwindigkeit cientsprechende Relativgeschwindigkeit w, (Fig.
8) wird durch die Ablenkung in der Laufreihe 4 auf u,., verzögert. Es ergibt w.,
in Richtung und Größe d@ie gleiche Absolutgeschwind'igkeit wie c2 der Fig.4. Da
diese Geschwindigkeit aber durch Geschwindigkeitsabnahme erhalten wurde, stellt
sich eine Druckerhöhung, wie in Fig. T gezeigt ist, ein und nicht eine Drucksenkung,
wie im vorhergehenden Beispiel für die bisherigen Beschaufelungen gezeigt wurde.
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Wie bereits aus den Fig. 6 und 8 ersehen werden konnte, unterscheidet
sich die vorgebaute Laufschaufelreihe von den Laufschaufeln der Normalstufe in verschiedener
Hinsicht. Die Umfangskomponenten derRelativgeschwindigkeiten der vorgeschalteten
Laufreihe sind bedeutend größer als die der Laufreihen der Normalstufen, die Eintrittswinkel
sind daher auch wesentlich spitzer. Die Schaufel braucht deshalb aber nicht größer
zu sein.
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\\'ährend die gewöhnliche Ausführung der Erfindung diejenige mit zwei
selbständigen Laufschaufelreihen ist, können die beiden Reihen aber auch zu einer
einzigen vereinigt sein. Das Profil dieser Laufschaufel setzt sich dann aus einem
Schaufelteil zusammen, der am Eintritt die Winkel-und Profilverhältnisse der neuen
vorgeschalteten Schaufelreihe hat, und aus einem Schaufelteil, der die Winkel- und
Profilverhältnisse einer Laufschaufel der bisherigen Normalstufen aufweist.
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In Fig. 9 ist eine solche Ausführung dargestellt. In der aus 4 und
2 vereinigten Schaufel 5 muß die ljeschwindigkeit wi der Fig. 8 direkt auf w3 verzögert
werden. Der Vorteil dieser Vereinigung liegt in der Einsparung eines Schaufelkranzes..
Nachteilig ist der etwas größere Strömungsverlust infolge der größeren Umlenkung.
Da die erste Laufschaufelreihe mit der vorgeschalteten Laufschaufelreihe vereinigt
ist, folgt nun sofort eine normale Leitreihe 3.
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F.s lassen sich unter Umständen für die vorgebaute Laufschaufelreihe
auch die gleichen Profile verwenden wie für die Laufschaufelreihen der Normalstufen.
Es müssen diese Schaufeln aber so eingebaut werden, daß ihre Winkel zur Umfangsrichtung
wesentlich spitzer sind als die Eintrittswinkel der nachfolgenden Normalstufen.
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Neben der vorgebauten Laufschaufelreihe kann auch noch die Form des
Einlaßgeliäuses an der Erzielung des Dralles mithelfen.