DE864176C - Arrangement on blade rims for gas and steam turbines to utilize leakage flow energy - Google Patents

Arrangement on blade rims for gas and steam turbines to utilize leakage flow energy

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DE864176C
DE864176C DEP27976D DEP0027976D DE864176C DE 864176 C DE864176 C DE 864176C DE P27976 D DEP27976 D DE P27976D DE P0027976 D DEP0027976 D DE P0027976D DE 864176 C DE864176 C DE 864176C
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blades
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DEP27976D
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Inventor
Gustav William Karl Boestad
Teodor Immanuel Lindhagen
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Svenska Rotor Maskiner AB
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Svenska Rotor Maskiner AB
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/041Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F01D5/142Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows

Description

Anordnung an Schaufelkränzen für Gas- und Dampfturbinen zur Ausnutzung von Leckflußenergie Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Turbinen und betrifft insbesondere Turbinen für gas-oder dampfförmige Arbeitsmittel. Ganz besonders bezieht sich die Erfindung auf Mehrstufenturbinen und insbesondere auf Reaktionsturbinen.Arrangement on blade rings for gas and steam turbines for utilization of Leakage Energy The present invention relates to and relates to turbines in particular turbines for gaseous or vaporous working media. Particularly relates the invention applies to multistage turbines and in particular to reaction turbines.

Mehrstufenturbinen haben bekanntlich den Nachteil, daß an den Schaufelkränzen, die in relativer Drehbewegung zu den übrigen angrenzenden Turbinenteilen arbeiten, ein Lecken auftritt. Bei Axialturbinen mit festem Leitschaufelgehäuse und einem Laufschaufell:ränze tragenden Rotor entsteht somit Lecken in den Spalten sowohl zwischen dem Außenumfang der Lauf schaufelkränze und dem Turbinengehäuse als auch zwischen dem inneren Umfang der Leitschienenkränze und dem Rotor. In entsprechender Weise tritt in einer Radialturbine, z. B. einer Ljungström-Turbine, Lecken um die freien Enden der Schaufelringe auf.As is well known, multistage turbines have the disadvantage that on the blade rings, which work in relative rotary motion to the other adjacent turbine parts, a licking occurs. In axial turbines with a fixed guide vane housing and a Blade: the rotor carrying the ring thus creates leakage in the crevices as well between the outer circumference of the rotor blade rings and the turbine housing as well between the inner circumference of the guide rail rings and the rotor. In corresponding Way occurs in a radial turbine, e.g. B. a Ljungström turbine, leakage around the free ends of the blade rings.

Der Teil des Arbeitsmittels, der an jedem solchen Schaufelkranz vorbeigeleckt ist, strömt zwar dem nachfolgenden Kranz zu und durch ihn hindurch, aber diese Leckmengen haben andere Strömungseigenschaften als die Hauptmenge des Arbeitsmittels nach dessen Durchgang durch den Schaufelkranz selbst. Auf Grund dieses Unterschiedes in den Strömungseigenschaften zwischen den beiden Strömen treten am Einlauf in den nachfolgenden Schaufelkranz ungünstige, energiezerstörende Strömungsstörungen ein, die den Wirkungsgrad der Turbine herabsetzen. Diese -ungünstige. Einwirkung -des Leckens ist schon lange in der Turbinentechnik bekannt, und man hat auch viele Auswege beschritten; um die Leckmenge an den Schaufelkränzen vorbei zu vermindern. Die bisher gewöhnlichste und praktischste Methode besteht in der Anwendung einer oder mehrerer Dichtungskanten in Form von dünnen, eingedichteten Blechen oder Dichtungskämmen od. dgl., um den Strömungswiderstand in dem Leckspalt zu erhöhen. Diese Vorrichtungen werden mit dem gemeinsamen Namen Labyrinthdichtungen bezeichnet und haben sich auch als sehr wirksam erwiesen. Indessen haben sie das Lecken nicht ganz verhindern können.That part of the work equipment that leaks past every such blade ring is, flows to the following ring and through it, but this leakage quantity have different flow properties than the bulk of the working fluid after it Passage through the blade ring itself. Due to this difference in the Flow characteristics between the two streams occur at the inlet in the subsequent ones Blade ring unfavorable, energy-destroying flow disturbances that reduce the efficiency lower the turbine. This - unfavorable. Effect of licking has long been known in turbine technology, and many ways out have been taken; to reduce the amount of leakage past the blade rings. The most common so far and the most practical method is to use one or more sealing edges in the form of thin, sealed metal sheets or sealing combs or the like. To the To increase flow resistance in the leakage gap. These devices come with called the common name labyrinth seals and have also proven to be very proven effective. However, they have not been able to prevent the licking entirely.

Der Zweck der Erfindung ist eine. -Erhöhung des Wirkungsgrades der Turbine durch Anwendung einer neuen Konstruktion, die nicht nur die energiezerstörende Wirkung des Leckflusses bei dessen Einströmung in einen nachfolgenden Schaufelkranz wirksam vermindert, sondern auch in größtmöglicher Ausdehnung diesen Leckfluß derart auffängt, daß seine negative Einwirkung beseitigt und eine positive Verbesserung des Wirkungsgrades der Turbine bewirkt wird.The purpose of the invention is one. -Increase the efficiency of the Turbine by applying a new design that is not only energy-destroying Effect of the leakage flow when it flows into a subsequent blade ring effectively reduced, but also to the greatest possible extent this leakage flow in this way field that eliminates its negative impact and a positive improvement the efficiency of the turbine is effected.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt-.The invention is shown in the drawings in various embodiments shown-.

Fig. z zeigt in einem mehr oder weniger schematischen Längsschnitt durch einen Teil des Schaufelsystems die Anwendung der Erfindung in einer Axialturbine; Fig. 2 bis 4 sind Schnitte längs den entsprechend numerierten Schnittlinien in Fig. r; Fig. 3 ist ein Schnitt ähnlich dem der Fig. r und zeigt die Verwendung der Erfindung an einer Radialturbine; .Fig. Z shows a more or less schematic longitudinal section through part of the blade system, the application of the invention in an axial turbine; Figs. 2 to 4 are sections along the corresponding numbered cutting lines in Fig. r; Figure 3 is a section similar to that of Figure r and shows the use of the invention on a radial turbine; .

Fig.6 ist ein Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. § ; Fig. 7 zeigt eine Einzelheit einer anderen Ausführungsform der Schaufeln in einem Schaufelsystem gemäß der Erfindung; Fig. 8 ist ein Schnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 7. In Fig. z bis 4 wird eine Ausführungsform der Erfindung für eine- Axialturbine gezeigt, von der ein Teil des Schaufelsystems mehr oder- weniger schematisch dargestellt ist. Der Turbinenrotor ist mit ro und das Turbinengehäuse mit 12 bezeichnet. Zwei Reihen von Leitschaufeln 14 und 16 sind mit den inneren Enden der Schaufeln in den Befestigungsringen 18 bzw. 2o und mit den äußeren Enden in dem Turbinengehäuse z2 befestigt, das die beiden Schaufelkränze trägt, Die Leitschaufeln 14 und 16 können mit ihren Enden. in dem Turbinengehäuse bzw. in den inneren Befestigungsringen in jeder beliebigen bekannten Weise befestigt sein, z. B. durch Schweißung oder durch einen entsprechend geformten Schaufelfuß, der in eine Aussparung oder eine Nut in dem Teil eingepaßt ist, an dem die Schaufel befestigt ist.. Da die für die Befestigung der Schaufeln verwendete Konstruktion für diese Erfindung nicht von Bedeutung ist; sind die Einzelheiten - der Befestigung in der Zeichnung weggelassen worden, um bessere übersichtlichkeit zu bewahren. Zwischen den Leitschaufeln 14 und 16 ist ein Laufschaufelkranz 22 angebracht. Die Laufschaufeln sind mit ihren inneren radialen Befestigungsteilen oder Füßen in einem scheibenähnlichen Flansch 24 auf dem Rotor und mit ihren äußeren Enden in dem Deckband 26 befestigt. Das Verfahren zur Befestigung der Schaufeln 22 ist für die Erfindung gleichgültig und deshalb auch nicht in der Zeichnung dargestellt.Figure 6 is a section taken along line 6-6 in Figure §; Fig. 7 shows a detail of another embodiment of the blades in a blade system according to the invention; Fig. 8 is a section along the line 8-8 in Fig. 7. In Fig. z to 4 an embodiment of the invention for an axial turbine is shown, of which a part of the blade system is shown more or less schematically is. The turbine rotor is denoted by ro and the turbine housing by 12. Two Rows of guide vanes 14 and 16 are with the inner ends of the vanes in the Fastening rings 18 or 2o and with the outer ends in the turbine housing z2 attached, which carries the two blade rings, the guide vanes 14 and 16 can with their ends. in the turbine housing or in the inner fastening rings in be attached in any known manner, e.g. B. by welding or by a correspondingly shaped blade root, which is inserted into a recess or groove in is fitted to the part to which the blade is attached .. As the one for the attachment the construction used for the blades is not relevant to this invention; the details - of the attachment in the drawing have been omitted in order to keep better clarity. Between the guide vanes 14 and 16 is a blade ring 22 is attached. The rotor blades are radial with their inner ones Fasteners or feet in a disc-like flange 24 on the rotor and fastened with their outer ends in the shroud 26. The method of attachment the blades 22 is indifferent to the invention and therefore not in the Drawing shown.

Es sei angenommen, daß die Strömungsrichtung des Arbeitsmittels durch das Schaufelsystem von links nach rechts geht, wie in Fig. z durch den Pfeil z,& angedeutet wird.It is assumed that the direction of flow of the working medium is through the shovel system goes from left to right, as shown in Fig. z by the arrow z, & is indicated.

In Fig.2 wird die normale Strömungsrichtung für das Arbeitsmittel durch das Schaufelsystem selbst gezeigt, wobei angenommen ist, daß; von der linken Seite der Zeichnung gesehen, der Rotor, wie durch den Pfeil 3o angedeutet ist, entgegen dem Uhrzeigersinn umläuft.In Fig.2 the normal direction of flow for the working medium shown by the paddle system itself, assuming that; from the left Seen side of the drawing, the rotor, as indicated by the arrow 3o, opposite rotates clockwise.

Das durch den Leitschaufelkranz'i4 gehende Mittel strömt auf der Auslaßseite des Kranzes in der Richtung des Pfeiles 32. Infolge des Umlaufs des Turbinenrotors in der Richtung des Pfeiles 30 nimmt der relative Eintrittswinkel für das Arbeitsmittel am Einlauf in den Laufschaufelkranz 22 die durch den Pfeil 34 angedeutete Lage ein. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Schaufelprofile im Kranz 22 nach den allgemein üblichen Regeln geformt worden, um stoßfreie Einströmung zu erhalten. Das Mittel verläßt die Laufschaufeln in Richtung des Pfeiles 36. Infolge der relativen Drehung zwischen dem Laufschaufelkranz 22 und dem nachfolgenden Leitschaufelkranz 16 nimmt der Eintrittswinkel für das Mittel nach dem Leitschaufelkranz 16 die durch den Pfeil 38 gezeigte Richtung ein. Dieser Eintrittswinkel gibt bekanntlich eine stoßfreie Einströmung für das Mittel zu dem Leitschaufelkranz.The medium passing through the guide vane ring 4 flows on the outlet side of the ring in the direction of arrow 32. As a result of the rotation of the turbine rotor in the direction of arrow 30, the relative entry angle for the working fluid at the inlet into the rotor blade ring 22 increases as indicated by arrow 34 indicated location. As can be seen from the drawing, the blade profiles in the ring 22 have been shaped according to the generally accepted rules in order to obtain a shock-free inflow. The agent leaves the rotor blades in the direction of arrow 36. As a result of the relative rotation between the rotor blade ring 22 and the following guide vane ring 16, the entry angle for the agent after the guide blade ring 16 assumes the direction shown by the arrow 38. As is known, this entry angle provides a shock-free inflow for the means to the guide vane ring.

Während in der beschriebenen Weise der größere Teil des Mittels aus dem Leitschaufelkranz 14 durch den nachfolgenden Laufschaufelkranz 22 strömt, leckt ein gewisser Teil dieses Mittels an dem äußeren Umkreis des Laufschaufelkranzes vorbei durch den Spalt 40 zwischen Laufschaufelkranz und Turbinengehäuse. Dieser Leckstrom wird soweit wie möglich durch irgendeine bekannte Dichtungsvorrichtung reduziert, die in diesem Falle durch die von dem Deckband 26 ausgehenden Dichtungskanten 42 dargestellt ist.While in the manner described, the greater part of the remedy out the guide vane ring 14 flows through the following rotor blade ring 22, leaks some of this agent is on the outer periphery of the blade ring past through the gap 40 between the rotor blade ring and the turbine housing. This Leakage current is reduced as much as possible through some known sealing device reduced, in this case by the sealing edges extending from the shroud 26 42 is shown.

Der Strömungsverlauf des Leckstromes geht aus Fig. 3 hervor. Das Mittel verläßt den Leitschaufelkranz 14 in Richtung des Pfeiles 32. In diesem Falle erhält die an dem Laufschaufelring 22 vorbeiströmende Leckdampfmenge nicht die umgekehrte Umfangsströmungskomponente in den Laufschaufeln, sondern strömt im wesentlichen in unveränderter Richtung der Pfeile 3r24 durch den Leckspalt 4o mit dem Ergebnis, daß die Leckmenge aus dem Leckspalt dem nachfolgenden Schaufelring mit einer umfänglichen Strömungskomponente in Richtung des Pfeiles 33P zuströmt, d. h. in derselben Richtung, wie sie durch den Austrittswinkel aus dem vorangehenden Leitschaufelkranz angegeben wird. Mit anderen Worten, die umfängliche Strömungskomponente der Leckmenge erhält im Gegensatz zu der Hauptmenge des Mittels, die durch die Schaufelkanäle im Laufschaufelkranz geht, keine umgekehrte Richtung.The flow profile of the leakage flow is shown in FIG. 3. The middle leaves the guide vane ring 14 in the direction of arrow 32. In this case, receives the amount of leak steam flowing past the rotor blade ring 22 is not the opposite Circumferential flow component in the blades, but essentially flows in the unchanged direction of the arrows 3r24 through the leakage gap 4o with the result, that the amount of leakage from the leakage gap to the following blade ring with a circumferential Flow component flows in the direction of arrow 33P, d. H. in the same direction, as indicated by the exit angle from the preceding guide vane ring will. In other words, the circumferential flow component of the leakage is retained in the Contrasted with the main amount of the agent that passes through the blade channels in the blade ring goes, not the other way around.

Wenn die durchströmten Schaufeln ein Profil haben, das zu dem Hauptfluß des Arbeitsmittels paßt und den Leitschaufeln 16 die durch den Pfeil 38 angedeutete Eintrittsrichtung gibt, so würde, wie aus Fig. 3 hervorgeht, mit der durch den Pfeil 33b angedeuteten Eintrittsrichtung für den Leckfluß letzterer eher die Rückseite als die Vorderseite der Schaufeln in dem Leitschaufelkranz 16 treffen. Bei älteren Bauformen tritt gerade dieser Übelstand ein, und dieses Anströmen des Leckdampfes gegen die Schaufeln unter einem Eintrittswinkel, der sich von dem für die Schaufel günstigsten Eintrittswinkel erheblich unterscheidet, bewirkt Wirbel und ähnliche Störungen, die den Wirkungsgrad des Schaufelsystems herabsetzen. Der daraus entstehende Verlust aus der störenden Einwirkung des Leckflusses auf den normalen Fluß an den Schaufelenden ist ein definitiv bekannter Faktor in der Turbinentechnik und wird im allgemeinen durch Anwendung von empirisch aufgestellten Formeln berücksichtigt, wenn man den Wirkungsgrad für eine gegebene Turbinenkonstruktion berechnet.If the flow-through blades have a profile that matches the main flow of the working medium and gives the guide blades 16 the direction of entry indicated by the arrow 38, then, as can be seen from FIG. 3, the direction of entry for the leakage flow indicated by the arrow 33 b the latter hit the rear side rather than the front side of the blades in the guide vane ring 16. In older designs, this disadvantage occurs, and this flow of leakage steam against the blades at an entry angle that differs significantly from the entry angle that is most favorable for the blade, causes eddies and similar disturbances that reduce the efficiency of the blade system. The resulting loss from interfering with normal flow at the blade ends is a well-known factor in turbine engineering and is generally accounted for using empirical formulas when calculating efficiency for a given turbine design.

Gemäß der Erfindung wird nun dieser durch das Einströmen der Leckmenge in einen Turbinenkranz unter einem anderen Eintrittswinkel als dem normalen Winkel verursachte Verlust ganz oder jedenfalls zum Teil eliminiert und außerdem der Leckfluß dadurch ausgenutzt, daß für diejenigen Teile der Schaufelkanäle, die in der Leckzone liegen und dabei von dem Leckstrom von einem vorangehenden Kranz durchströmt werden, ganz besondere Profile zur Anwendung kommen. In der vorliegenden Ausführung werden diese Schaufelkanäle in der Leckzone der Leitschaufelkränze in der Weise ausgebildet, daß man die Eintrittskante der Leitschaufel in einem Abstand vom Turbinengehäuse so anordnet, daß Kanäle 44 und d;6 gebildet werden. Diese haben in der Längsrichtung der Schaufeln eine verhältnismäßig geringe Ausdehnung und ermöglichen, wie aus Fig. 3 hervorgeht, eine stoßfreie Einströmung des Leckstromes in die Leitschaufeln, der in den Schaufelkranz unter einem ganz anderen Eintrittswinkel einströmt als der, den der Häuptfluß des aus dem vorhergehenden Schaufelkranz kommenden Treibmittels erhalten hat.According to the invention, this is now caused by the inflow of the leakage into a turbine ring at a different entry angle than the normal angle caused loss wholly or at least partially eliminated and also the leakage flow thereby exploited that for those parts of the vane channels that are in the leakage zone and are traversed by the leakage current from a preceding ring, very special profiles are used. In the present embodiment these vane channels in the leakage zone of the guide vane rings are designed in such a way that that the leading edge of the guide vane is at a distance from the turbine housing arranged so that channels 44 and d; 6 are formed. These have in the longitudinal direction of the blades have a relatively small expansion and, as shown in Fig. 3 shows a shock-free inflow of the leakage flow into the guide vanes, the flows into the blade ring at a completely different entry angle than that the main flow of the propellant coming from the preceding blade ring had received.

Betrachtet man den Verlauf des Leckflusses vorbei an den Leitschaufelkränzen in Fig. q, so findet man, daß der Leckfluß durch den Spalt 48 zwischen dein Befestigungsring 18 und dem Rotor io an dem Schaufelkranz 14 vorbei in der durch den Pfeil 36 gezeigten Richtung geht, der auch die Austrittsrichtung aus dem vorhergehenden Laufschaufelkranz angibt. Da dieser Leckstrom seine umfängliche Bewegungskomponente in den Leitschaufeln ld. nicht umkehrt, so wird seine Eintrittsgeschwindigkeit in den Laufschaufelkranz 22 mit im wesentlichen unveränderter umfänglicher Bewegungskomponente beibehalten und so wird, wie aus Fig. 4 hervorgeht, der Leckfluß die Rückseite der Schaufeln im Kranz 22 treffen, sofern nicht besondere Maßnahmen getroffen werden, um dies zu verhindern.If one observes the course of the leakage flow past the guide vane rings in Fig. q, it is found that the leakage flow through the gap 48 between the mounting ring 18 and the rotor io past the blade ring 14 in the one shown by the arrow 36 Direction goes, which is also the exit direction from the preceding blade ring indicates. Because this leakage flow has its circumferential component of movement in the guide vanes ld. if not reversed, its entry velocity into the rotor blade ring becomes 22 retained with essentially unchanged circumferential movement component and so, as shown in Fig. 4, the leakage flow becomes the back of the blades in the wreath 22, unless special measures are taken to this end to prevent.

Da die Laufschaufeln infolge der Zentrifugalkraft, insbesondere an den Schaufelfüßen, Zugbeanspruchungen ausgesetzt sind, ist es in vielen Fällen erwünscht, die Ouerschnittsfläche der Schaufeln nicht dadurch zu vermindern, daß die Schaufelkanäle für den Leckfluß in der oben angegebenen Weise für die Leitschaufeln geformt werden. Dies wird in der gezeigten Anordnung dadurch vermieden, daß die Rotorscheibe 2d., an der die Schaufeln befestigt sind, mit besonders angeordneten Kanälen oder Nuten 5io versehen wird. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, dienen diese Nuten dazu, den Leckfluß weich aufzufangen und zu führen, ehe er die Schaufeln in dem Kranz 22, erreicht. Wenn möglich, sollen auch die Eintrittskanten dieser Schaufeln so ausgeformt werden, wie es aus den strichpunktierten Linien 52 Hervorgeht, damit das Profil in der Leckzone eine den Leitschaufeln analoge Ausführung erhält, wie bei 44 und 46 angedeutet wird.Since the blades as a result of centrifugal force, in particular the blade roots are exposed to tensile stresses, it is desirable in many cases, not to reduce the cross-sectional area of the blades by opening the blade channels be shaped for the leakage flow in the manner indicated above for the guide vanes. This is avoided in the arrangement shown in that the rotor disk 2d., to which the blades are attached, with specially arranged channels or grooves 5io is provided. As can be seen from the drawing, these grooves are used to To catch and guide the leakage flow softly before the blades in the ring 22, achieved. If possible, the leading edges of these blades should also be shaped in this way as can be seen from the dash-dotted lines 52, so that the profile in the leakage zone is given a design analogous to the guide vanes, as at 44 and 46 is indicated.

Es kann ferner erwünscht sein, daß die Leitschaufelausführung durch Kanäle oder Nuten ergänzt wird, die in gestrichelten Linien 54 in Fig. i und 3 angedeutet sind. Offenbar können die Anordnungen jede für sich oder beide kombiniert sowohl in den Leckzonen der Leitschaufeln als auch in denjenigen der Laufschaufeln angewendet werden.It may also be desirable that the guide vane design by Channels or grooves are added, which are indicated in dashed lines 54 in FIGS are. Obviously, the arrangements can be either individually or both in combination applied in the leakage zones of the guide vanes as well as in those of the rotor blades will.

Dieselben Maßnahmen können auch in einer Radialturbine getroffen werden, wie aus Fig. 5 hervorgeht. Der eine Turbinenrotor 56 trägt die Schaufelringe 58 und 6o mittels der Befestigungsringe 62 bzw. 6:I in entgegengesetzter Richtung zu dem Rotor 66. Dieser Rotor 66 trägt in ähnlicher Weise einen Schaufelring 68 mittels eines Befestigungsringes 70.The same measures can also be taken in a radial turbine, as can be seen from FIG. One turbine rotor 56 carries the blade rings 58 and 6o by means of the fastening rings 62 and 6: I in the opposite direction to the rotor 66. This rotor 66 carries a blade ring 68 in a similar manner by means of a fastening ring 70.

Der Pfeil 72 gibt die Strömungsrichtung des Hauptflusses an, und die Pfeile 74 und 76 zeigen die Strömung des Leckflusses an den verschiedenen Ringen vorbei auf. Da sämtliche Schaufeln in dieser Turbinenbauart Zentrifugalbeanspruchungen ausgesetzt sind und die Schaufelbefestigungen daher kräftig sein müssen, ist auch hier eine Ausführung angewendet worden, die aus in den Verstärkungsringen, an der Leckzone der Schaufeln, geformten Kanälen oder Nuten 78 besteht.The arrow 72 indicates the direction of flow of the main flow, and the Arrows 74 and 76 show the flow of leakage flow on the various rings over on. Since all the blades in this type of turbine are subject to centrifugal loads are exposed and the blade fastenings must therefore be strong, is also Here a design has been applied, which is made in the reinforcement rings, on the There is leakage zone of the blades, shaped channels or grooves 78.

Da der Unterschied in der Strömungsrichtung zwischen dem Hauptfluß des Arbeitsmittels und dem Leckfluß grundsätzlich der gleiche ist, wie er oben im Zusammenhang mit Axialturbinen behandelt worden ist, so erübrigt sich die Beschreibung des Verlaufes und der Art und Weise, in der die besonderen Kanäle für den Leckfluß angeordnet werden sollen.Because the difference in the direction of flow between the main flow of the working medium and the leakage flow is basically the same as in the above Has been dealt with in connection with axial turbines, the description is superfluous the course and manner in which the particular channels for the leakage flow should be arranged.

Die oben beschriebenen Anordnungen sind Beispiele für Konstruktionen, die an Schaufeln mit konstantem Profilquerschnitt angewendet werden können, eine Ausführungsform, die vom Herstellungs- und Kostengesichtspunkt aus vorzuziehen ist: Der Zweck der Erfindung kann indessen ebenso gut oder vielleicht noch .besser dadurch verwirklicht werden, daß die Schaufeln in der Leckzone mit einem besonderen Profil ausgestattet werden, das dann mittels geeigneter Hohlkehlen in das normale Profil übergeht. Eine solche Ausführung zeigen Fig. 7 und B. Die Schaufeln 8o haben über ihre Länge im wesentlichen das normale Profil 82. Dieses geht aber in der Leckzone in ein anderes Profil 84; über: Die zwei Profile sind miteinander durch die auf geeignete .Weise gekrümmten Flächen 86 und 8$ yerei@@:gt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, dient das normale Profil 82 dazu, den Hauptfluß des Arbeitsmittels, der mit normaler Eintrittsrichtung gegen den Schaufelkranz eintritt, aufzufangen und umzulenken. Diese Richtung wird durch den Pfeil go, angegeben. Das Profil 84 am Schaufelfuß dagegen' dient zum Auffangen und Umlenken des Leckstromes, der unter einem anderen Eintrittswinkel in der durch den Pfeil 92- angedeuteten Richtung einströmt.The arrangements described above are examples of constructions that can be applied to blades with constant profile cross-section, an embodiment which is preferable from the point of view of manufacture and cost: The purpose of the invention can, however, just as well or perhaps even better be achieved in that the blades in the leakage zone are equipped with a special profile, which then merges into the normal profile by means of suitable flutes. Such an embodiment is shown in FIGS. 7 and B. The blades 8o have essentially the normal profile 82 over their length. This, however, goes into a different profile 84 in the leakage zone; about: The two profiles are connected to one another by the surfaces 86 and 8, which are suitably curved. As can be seen from the drawing, the normal profile 82 serves to absorb and deflect the main flow of the working medium, which enters with the normal direction of entry against the blade ring. This direction will go through the express Pf indicated. The profile 84 at the blade root, on the other hand, serves to catch and deflect the leakage flow which flows in at a different entry angle in the direction indicated by the arrow 92-.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, in der zur Leitung des Leckflusses ein besonderer Kanal oder eine Nut 98 zwischen den Schaufeln eingelegt worden ist. Der Teil 94 stellt einen Teil der Befestigungsvorrichtung für die Schaufeln im Rotor oder Turbinengehäuse dar, und die Linie 96 gibt den Übergang zwischen dem Leckzonenprofil und dem normalen Profil wieder.Fig. 8 shows an embodiment in which to direct the leakage flow a special channel or groove 98 has been inserted between the blades. The part 94 represents part of the fastening device for the blades in the rotor or turbine casing, and line 96 indicates the transition between the leakage zone profile and the normal profile again.

Zwar hat man früher allgemein die Maßnahme angewendet, Axiälturbinen mit gewundenen oder schiefen Schaufeln zu versehen, wenn bei diesen Turbinen die Hauptmenge des Arbeitsmittels die Eintrittswinkel mit variierendem Radius ändert. Aus dieser und ähnlicher Ursache haben Schaufeln mit verschiedenen Profilen in verschiedener Entfernung von dem Rotationszentrum Anwendung gefunden. Soweit bekannt, ist bisher aber keine Ausführung mit an der Leckzone der Schaufeln besonders ausgeformten Schaufelkanälen oder -profilen bekanntgeworden, welche eine stoßfreie Einströmung des Leckstromes erlauben und deswegen sich wesentlich von den Schaufelkanälen oder -profilen unmittelbar außerhalb dieser Leckzone unterscheiden, deren Ausformung durch die Strömungsrichtung für den Hauptfluß des Arbeitsmittels aus dem nächst vorhergehenden Kranz bestimmt wird.It is true that in the past the measure was generally used, axial turbines to be provided with twisted or crooked blades if the The main amount of the working medium changes the entry angle with varying radius. For this and similar reasons, blades with different profiles have different Distance from the center of rotation found application. As far as is known, so far but not a design with blade channels specially shaped at the leakage zone of the blades or profiles have become known, which ensure a bumpless inflow of the leakage current allow and therefore differ substantially from the blade channels or profiles directly differentiate outside this leakage zone, the shape of which depends on the direction of flow intended for the main flow of the working medium from the next preceding ring will.

Aus obigem ergibt sich, daß der Zweck der Erfindung auf mehreren konstruktiv verschiedenen Wegen erfüllt werden kann und daß die Richtung sowohl der besonderen Schaufelkanäle für den Leckfluß als auch der Schaufelkanäle für den Hauptfluß mit verschiedenen Turbinentypen erheblich sich ändern kann, je nach der relativen Drehgeschwindigkeit zwischen den Schaufelkränzen, dem Austrittswinkel der Schaufeln und anderen Faktoren. Die Erfindung ist also nicht auf die oben als Beispiele beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.From the above it follows that the purpose of the invention is based on several constructive different ways can be met and that the direction both of the particular Blade channels for the leakage flow as well as the blade channels for the main flow different turbine types can change significantly, depending on the relative rotational speed between the blade rings, the exit angle of the blades and other factors. The invention is therefore not limited to the embodiments described above as examples limited.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung an Schaufelkränzen für Turbinen zur Ausnutzung von Leckflußenergie, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (i4, 16, 22) an den Endzonen, wo ein den nächst vorhergehenden Schaufelkranz passierender Leckfluß eintritt, eine von dem Schaufelprofil im übrigen abweichende Profilform haben, die der von der Eintrittsrichtung des Hauptflusses (der Pfeil 92, Fig.7) angepaßt ist, und/oder daß in den' Leckzonen der Schaufelkanäle besondere Leckflußnuten (50, 54, 78) angeordnet sind, deren Eintrittsöffnungen in die Eintrittsrichtung des Leckflüsses gerichtet sind und deren Austritte in die Austrittsrichtung des Hauptflusses von dem Schaufelkranz, in dessen Schaufelkanäle die- Leckflußnuten münden, gerichtet sind. -PATENT CLAIMS: i. Arrangement of blade rings for turbines for Utilization of leakage flow energy, characterized in that the blades (i4, 16, 22) at the end zones where a blade ring passes the next preceding one Leak flow occurs, a profile shape which otherwise differs from the blade profile have that of the direction of entry of the main river (the arrow 92, Fig. 7) is adapted, and / or that in the 'leakage zones of the blade channels special leakage flow grooves (50, 54, 78) are arranged, the inlet openings in the inlet direction of the leakage fluid are directed and their exit in the exit direction of the Main flow from the blade ring, in whose blade channels the leakage flow grooves open out, are directed. - 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Leckfluß angepaßten Schaufelprofile durch Aussparungen (44, 46, 52) in den Eintrittskanten der Schaufeln an den genannten Endzonen gebildet sind. 2. Arrangement according to claim i, characterized in that the blade profiles adapted to the leakage flow through recesses (44, 46, 52) in the Leading edges of the blades are formed at said end zones. 3,. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch-gekennzeichnet, daß die Nuten (50, 54, 7e) in den Bauteilen angeordnet sind, an welchen die Schaufeln mit den benannten Endzonen befestigt sind. 3 ,. arrangement according to claim i or 2, characterized in that the grooves (50, 54, 7e) in the Components are arranged to which the blades attached to the named end zones are. 4. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckflußkanäle teils in den Schaufeln, teils in-den Bauteilen, an denen die Schaufeln mit den Endzonen befestigt sind, angeordnet sind. 4. Arrangement according to claim i or 2, characterized in that the leakage flow channels partly in the blades, partly in the components on which the blades with the end zones are attached, are arranged. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere für Axialturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckflußnuten an den in radialer Richtung inneren Enden der Rotorschaufeln und an den in radialer Richtung äußeren Enden der Leitschaufeln angeordnet sind (Fig..). . 5. Arrangement according to one of the preceding claims, in particular for axial turbines, characterized in that the leakage flow grooves on the inner ends of the rotor blades in the radial direction and those in the radial direction Are arranged towards the outer ends of the guide vanes (Fig.). . 6. Anordnung nach einem der Ansprüche i bis 4, insbesondere für Radialturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckflußnuten in nacheinanderfolgenden Schaufelkränzen abwechselnd an in axialer Richtung entgegengesetzten Endzonen der Schaufelkränze angeordnet sind (Fig. 5).6. Arrangement according to one of claims i to 4, in particular for radial turbines, characterized in that that the leakage flow grooves in successive blade rings alternately at in axially opposite end zones of the blade rings are arranged (Fig. 5).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10346240A1 (en) * 2003-10-06 2005-04-21 Alstom Technology Ltd Baden Component, e.g. blade, for gas turbine consists of two components connected via intermediate gap with metal oxide coating on one surface, to interrupt heat transfer from one component to second one
DE102009040758A1 (en) * 2009-09-10 2011-03-17 Mtu Aero Engines Gmbh Deflection device for a leakage current in a gas turbine and gas turbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10346240A1 (en) * 2003-10-06 2005-04-21 Alstom Technology Ltd Baden Component, e.g. blade, for gas turbine consists of two components connected via intermediate gap with metal oxide coating on one surface, to interrupt heat transfer from one component to second one
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