DE858450C

DE858450C - Axial compressor with blades profiled like a wing

Info

Publication number: DE858450C
Application number: DEM990D
Authority: DE
Inventors: Alexander Garve
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1943-07-15
Filing date: 1943-07-15
Publication date: 1952-12-08

Description

Axialverdichter mit tragflügelartig profilierten Laufschaufeln Bekannt und am meisten üblich ist eine Bauart von Axialverdichtern, bei der die Luft dem Rad drallfrei, d. h. in achsparalleler Richtung zuströmt. Außerdem pflegt man die Beschaufelun:g in :der Regel so au§zubilden, daß die achsparallele Zuströmgeschwind'igkeit in .allen Durchmessern gleich groß ist. Bei einer solchen Anordnung ergeben sich außen größere Relativgeschwindigkeiten zwischen Luft und Rad als innen und daher außen kleinere Schaufelwinkel. Die Leitschaufeln erhalten dann innen eine stärkere Krümmung als außen. Ferner -ist eine Anordnung bekannt, bei der der Luft bereits vor dem Rad ein Drall entgegengesetzt der Drehrichtung erteilt wird, und zwar wird die Größe des Dralles dabei so bemessen, daß entweder der Austritt aus dem Laufrad oder die mittlere absolute Strömung im Rad selbst achsparallel ist. Hierbei erhält man im großen und ganzen ähnliche Formen von Lauf- und Leitschaufeln wie bei .dem zuerst genannten Fall, wenn auch die Winkelunterschiede zwischen außen und innen etwas weniger groß sein können. Schließlich ist es auch bekannt, .eine Zuströmung zum Laufrad zu verwirklichen, die vom Gesetz konstanten Dralles und konstanter Durchflußgeschwindigkeit abweicht. Hierdurch lassen sich günstige Anströmverhältnisse an dem äußersten oder innersten Teil der Schaufeln erzielen. Diesen bisher bekannten Anordnungen haftet jedoch der Nachteil der umständlichen und teueren Herstellbarkeit der Schaufel an, denn es sind sowohl die Leit- als auch die Laufschaufeln in verschiedenem Abstand auf der Drehachse verschieden geneigt und verschieden stark gekrümmt. Man hat zwar auch schon versucht, die Leit- und die Laufschaufeln ohne Rücksicht auf die theoretischen Anforderungen mit unverwundenem konstanten oder verjüngten Querschnitt auszuführen, der nur für den mittleren Beaufschlagungsdurchmesser richtig ist. Hierbei lassen sich jedoch keine guten Wirkungsgrade erzielen, denn es ergeben sich außen und innen Stoßverluste. Ferner stellt sich eine ungünstige Geschwindigkeitsverteilung ein, weil die Profile für den äußeren Durchmesser zu stark, für den inneren dagegen zu schwach gekrümmt sind. Daher ist diese Ausführung nur bei sehr kurzen Schaufeln möglich. Bei derartigen kurzen Schaufeln tritt jedoch der sehr schwerwiegende -Nachteil in Erscheinung, daß die Spaltverluste zu groß werden. Außerdem kann man bei gegebenem Raddurchmesser dann nur kleine Luftmengen verdichten.Axial compressor with blades profiled like a wing is known and most common is a type of axial compressor in which the air is demineralized Wheel twist-free, d. H. flows in an axially parallel direction. You also take care of them Blading: g in: usually designed so that the axially parallel inflow speed is the same in all diameters. Such an arrangement results in outside greater relative speeds between air and wheel than inside and therefore outside smaller blade angles. The guide vanes are then given a stronger inside Curvature than outside. Furthermore, an arrangement is known in which the air is already in front of the wheel a twist is given opposite to the direction of rotation, namely is the size of the swirl is so dimensioned that either the exit from the impeller or the mean absolute flow in the wheel itself is axially parallel. Here receives one by and large similar shapes of blades and guide vanes as with .dem first-mentioned case, albeit the angle differences between outside and inside can be a little less large. After all, it is also known to be an inflow to realize the impeller, the law of constant swirl and constant flow rate deviates. This allows favorable flow conditions at the outermost or achieve the innermost part of the blades. These previously known arrangements are liable however, the disadvantage of the cumbersome and expensive manufacturability of the shovel, because there are both the guide vanes and the rotor blades in various Distance on the axis of rotation inclined differently and curved differently. Man has already tried the guide vanes and the rotor blades without regard to the theoretical requirements with an untwisted constant or tapered cross-section which is only correct for the mean loading diameter. Here however, it is not possible to achieve good efficiencies, because they result from the outside and internal shock losses. Furthermore, there is an unfavorable speed distribution one, because the profiles are too strong for the outer diameter, but against it for the inner one are curved too weakly. Therefore this version is only available for very short blades possible. With such short blades, however, the very serious disadvantage occurs in appearance that the gap losses are too great. You can also with a given Only compress small amounts of air in the wheel diameter.

Erfindungsgemäß wird bei tragbarem Wirkungsgrad die Herstellung .der Schaufeln nun. dadurch vereinfacht, daß entweder nur die Laufschaufeln oder nur die Leitschaufeln verwunden werden, wobei die Verwindung der Leit-bzw. der Laufschaufeln annähernd so_groß ist wie bei der bekannten Bauart die Verwindung der Lauf- und der Leitschaufeln zusammen. Durch diese Maßnahme wird der Wirkungsgrad gegenüber einer konstant verwundenen Leit-Laufschaufel nicht verschlechtert, sondern unter Umständen sogar verbessert, und es lassen sich ebenso lange Laufschaufeln ausführen, wie es bisher möglich war.According to the invention, the production is .der with affordable efficiency Shovel now. simplified by the fact that either only the blades or only the guide vanes are twisted, the twisting of the guide or. of the blades The torsion of the barrel and barrel is almost as big as in the known design of the guide vanes together. By this measure, the efficiency is compared a constantly twisted guide blade not deteriorated, but under Circumstances even improved, and blades can be made just as long, as it was possible up to now.

Werden nur die Laufschaufeln, die aus Festigkeitsgründen immer verjüngt sein werden, mit Verwindung ausgeführt, während die Leitschaufeln uriverwunden bleiben, so kann man die Leitschaufeln mit hoher Genauigkeit aus gewalzten oder gezogenen Profilen oder aus Profilrohren herstellen, wobei das Profilrohr gleichzeitig zum Einleiten eines Kühlmittels benutzt werden kann.Only the blades, which are always tapered for strength reasons will be executed with twisting, while the guide vanes remain originally twisted, so you can make the guide vanes with high accuracy from rolled or drawn Manufacture profiles or from profile tubes, the profile tube at the same time to Introducing a coolant can be used.

Führt man -dagegen nur die Leitschaufeln verwunden aus, während die Laufschaufeln uriverwunden sind, so können die Laufschaufeln längs der geraden Mantellinie wesentlich leichter gefräst werden als die bisher üblichen Laufschaufeln. Bei dieser Ausführung können die Leitschaufeln ebenfalls aus gewalzten oder .gezogenen Profilen oder aus Profilrohren bestehen, die man nachträglich verwindet.If, on the other hand, only the guide vanes are twisted, while the The rotor blades are twisted, so the rotor blades can be along the straight surface line can be milled much more easily than the previously used blades. At this The guide vanes can also be made from rolled or drawn profiles or consist of profile tubes that can be twisted afterwards.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines mehrstufigen Axialverdichters nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch die obere Hälfte des Verdichters, Abb. 2 die Abwicklung eines Schnittes durch die Schaufeln bei verwundenen Leitschaufeln und Abb. 3 die Abwicklung eines Schnittes bei verwundenen Laufschaufeln.The drawing shows an embodiment of a multistage axial compressor shown according to the invention, namely Fig. i shows a longitudinal section through the upper half of the compressor, Fig. 2 the development of a section through the blades with twisted guide vanes and Fig. 3 the development of a cut with twisted Blades.

Die Luft tritt bei i in den Verdichter ein und wird durch das Leitrad 3 in einem von dien Gesetzen der Potentialtheorie (Drallsatz) abweichenden Strömungszustand dem ersten Laufrad q. zugeführt. Dem Laufrad q. folgen abwechselnd Leit- und Laufräder 5, 6, 7, 8 und 9, bis die Luft in den ringförmigen Aufnehmer io austritt und durch den Stutzen i i abgeführt wird.The air enters the compressor at i and is passed through the stator 3 in a state of flow deviating from the laws of potential theory (theorem of swirl) the first impeller q. fed. The impeller q. Idler and impeller follow alternately 5, 6, 7, 8 and 9, until the air exits and through the annular sensor io the nozzle i i is discharged.

Wie die Abb. 2 zeigt, sind die Schaufeln -der Laufräder d., 6 und 8 nicht verwunden, während die Schaufeln der Leiträder 5, 7 und 9 eine bestimmte Verwindung aufweisen. Die Leitschaufeln und die Laufschaufeln bis auf die des Eintrittsleitrades 3 sind unter sich gleich.As Fig. 2 shows, the blades of the impellers are d., 6 and 8 does not twist, while the vanes of the guide wheels 5, 7 and 9 have a certain Exhibit torsion. The guide vanes and the rotor blades except for those of the inlet guide vane 3 are the same among themselves.

Die Abb. 3 zeigt umgekehrt die Verwindung der Laufschaufeln der Räder 1q., 16, 18, während die Leitschaufeln der Räder 15, 17, i 9 nicht verwunden sind. Auch hier weichen die Schaufeln des ersten Leitrades 12 von den Schaufeln der übrigen Leiträder 15, 17, i9 ab.Conversely, Fig. 3 shows the twisting of the blades of the wheels 1q., 16, 18, while the guide vanes of the wheels 15, 17, i 9 are not twisted. Here, too, the blades of the first stator 12 deviate from the blades of the others Idlers 15, 17, i9.

Der Erfindungsgedanke läßt sich auch bei Pumpen und Turbinen sinngemäß zur Anwendung bringen.The idea of the invention can also be applied analogously to pumps and turbines apply.

Claims

PATENT CLAIM: Axial compressor with blades profiled like a wing, characterized in that only twist the guide vanes and the rotor blades are not twisted or, conversely, only the rotor blades twist and the guide vanes are not twisted, the twisting of the guide vanes or rotor blades is almost as large as in the known design, the twisting of the guide and Blades together.