DE925867C

DE925867C - Axial durchstroemte Gasturbine

Info

Publication number: DE925867C
Application number: DEG4234A
Authority: DE
Inventors: Johannis De Dipl-Ing Beer
Original assignee: Gasturbine Mij N V
Current assignee: Gasturbine Mij N V
Priority date: 1949-06-10
Filing date: 1950-10-03
Publication date: 1955-03-31

Description

Axial durchströmte Gasturbine Die Erfindung bezieht sich auf eine axial durchströmte Gasturbine, wobei das Verhältnis der Schaufellänge zum Rotordurchmesser im letzten sich bewegenden Schaufelkranz wenigstens o,2o beträgt und wobei ein Auslaßdiffusor und in Strömungsrichtung gekrümmte Leitschaufeln hinter dem genannten Schaufelkranz vorgesehen sind.
Gasturbinen dieser Art sind bekannt.
Bei axial durchströmten Turbinen ist es von Bedeutung, in den ausströmenden Gasen eine tangentiale Bewegungskomponente, also eine Drehung (Drall) um die Mittellinie, zu vermeiden, da eine solche Bewegungskomponente auf noch auszunutzende Energie hinweisen würde. Bei einer Turbine ist es im allgemeinen eher als in einem Verdichter möglich, diese tangentiale Komponente zu vermeiden, und zwar durch richtige Formgebung der Schaufeln in dem letzten Laufschaufelkranz. Trotzdem kann man sagen, daß öfters, wenigstens wenn das Verhältnis der Schaufellänge zum Rotordurchmesser im letzten sich bewegenden Schaufelkranz mehr als o,2o beträgt (lange Schaufeln), tangentiale Komponenten in der Auslaßströmung gefunden werden.
Es hat sich nun ergeben, daß eine solche tangentialeKomponente oder sogar eine etwaige Änderung der tangentialen Komponente über die radiale Austrittshöhe (die Länge der letzten Schaufeln) sich sehr ungünstig auf die Wirkung des Auslaßdiffusors auswirkt. Namentlich bei Turbinen größerer Leistung ist aber, wie gesagt, ein Unterschied in der tangentialen Bewegungskoirnponente über die Höhe der Schaufel nicht zu vermeiden, uild namentlich ist für solche Gasturbinen also nicht überall über die Schaufelhöhe der Unterschied Null oder annähernd Null zu erreichen. Dies verursacht eine ungleichmäßige Drehung im Gasstrom, die für einen schädlichen Einfluß auf den Diffusoreffekt verantwortlich .erachtet werden muß. Eine unvollständige Diffusornviirkung bedeutet, daß der Nutzdruckunterschied in den verarbeiteten Gasen nicht den höchstmöglichen Wert 'hat.
Gemäß der Erfindung sind nun die Leitschaufeln vor dem sich erweiternden Teil des Diffusors an einer Stelle angeordnet, an der noch keine Diffusorwirkung auftritt, und es sind dabei die Leitschaufeln in radialer Richtung verwunden.
In dieser Weise wird der Auslaßgasstrom zunächst vollständig und genau axial gerichtet, ohne daß noch eine Diffusorwirkung eintritt, und erst danach setzt die Diffusorwirkung ein.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert und stellt schematisch eine Gasturbine mit Auslaßdiffusor im Querschnitt dar, und zwar eine Turbine mit vier Stufen, -d; h; -mit-viersich bewegenden Schaufelkränzen. In dieser Zeichnung ist i der Rotor auf der Welle 2, welche bei 3 und 4 gelagert ist. Bei 5 und 6 sind -Abdichtungen angeordnet. Der Rotor i trägt vier Schaufelkränze 7, 8, 9, io, wobei io der letzte sich bewegende Schaufelkranz ist. Dazwischen liegen an dem Gehäuse i i befestigt die normalen Leitschaufelkränze 12, 13, 14, 15. Der Einlaß 16 geht über in ein Einlaßschneckengehäuse 17. Das Arbeitsmittel strömt durch den Diffusor 18 zu dem Auslaß ig.
Normalerweise tritt das Gas nach dem Verlassen des letzten sich bewegenden Schaufelkranzes io in den Diffusor 18 ein. Dann treten aber am Kopfe der Schaufeln, also am Außenumfang; _in der Gasströmung Abweichungen von der axialen Richtung bis zu io° in der Bewegungsrichtung der Schaufeln auf und am Fuße der Schaufeln Abweichungen bis zu 30° entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung der Schaufeln, also ein Richtungsunterschied von 40°. Um diesen Unterschied möglichst zum Verschwinden zu bringen, ist nun der zusätzliche Leitschaufelkranz 2o angeordnet, auf den gegebenen= falls ein zweiter Leitschaufelkranz 21 folgt (gestrichelt angedeutet), um- die Abweichung. der Gasströmung .aus der axialen Richtung "z..B. bis auf höchstens ± 5° zu verringern.-- Die genannten zu großen .Abweichungen- von - der. aXiälen Richtung entstehen nur bei einer relativ großen Länge der Schaufeln im Kranz ro, nämlich wenn das Verhältnis dieser Länge l zu dem Durchmesser d des Rotors i größer* ist als ungefähr o,2o, also bei Unter Umständen kann es erwünscht sein, den zusätzlichen Leitschaufeln 2o eine um ihre Längsachse verwundene Form zu geben, um möglichst schnell, d. h. mit möglichst kleiner Schaufelbreite, die Ungleichheit der tangentialen Strömungskomponenten zu beseitigen. Eine solche verwundene Schaufel erteilt der Gasströmung über ihre Länge eine sich ändernde Ablenkung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Axial durchströmte Gasturbine, wobei das Verhältnis der Schaufellänge zum Rotordurchmesser im letzten sich bewegenden Schaufelkranz wenigstens o;2o beträgt und wobei ein Auslaßdiffusor und in Strömungsrichtung gekrümmte Leitschaufeln hinter dem genannten Schaufelkranz vorgesehen sind, dadurch gekennzenehnet"daß d'ie Leitschaufeln vor dem sich erweiternden Teil des Diffusors an einer Stelle angeordnet sind, an der noch keine Diffusorwirkung auftritt, und daß die Leitschaufeln in radialer Richtung verwunden sind. 2: Gasturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung aus mehr als einem Leitschaufelkranz b:esiteht. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 590 083; schweizerische Patentschrift Nr. 25i Zig; Motortechnische Zeitschrift, Bd. 9 (1948), Nr.
2, S. äö Pfleiderer, »Die Kreiselpunipen«,1949,S.328; L., E. Neville, N. F. Silsbee, »JetPropulsion Progress«, New York, London 1948, S. 93; G.@G. Sm@ith, »Gas Turbines and jetPropulsion for Aircraft«, 4. Aufl., -1946, Abb. 9o; Karrass, »Die Bauteile der Dampfturbinen«, 1927, SS.:23; S t o d o 1 a, »Dampf- und Gasturbinen«, 1922, S. 1039; --Werbeschrift »The Ljungström Steam-Turbine« der Svenska Tryckeriaktiebolaget, Stockholm, igi2, S. 26, 27, 763 9.3, 97.