DE942888C - Beschaufelung fuer Axialverdichter oder Axialpumpen mit hoher Druck- und Lieferzahl - Google Patents

Description

• Beschaufelung für Axialverdichter oder AxieLlpumpen mit hoher Druck- und Lieferzahl Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, jede Schaufel gewissermaßen in zwei Zonen zu zerteilen, in deren erster Zone das geförderte Medium beschleunigt wird, während die zweite Zone der Schaufeln Diffusorwirkung ausübt, so daß also jedes Laufrad bei einer mehrstufigen Anlage einen mitrotierenden Diffusorteil besitzt. Auf diese Weise können mehrstufige Anlagen mit hoher Druck- und Lieferzahl und dennoch geringer Baulänge geschaffen werden. Der Erfindungsgedanke bedingt die Wahl von Beschaufelungen mit großer Lieferzahl. Diese führt in Verbindung mit hohen Druckzahlen zu ungewöhnlich großen Schaufelzahlen, wenn der Auftriebsbeiwert in üb- lichen Grenzen bleiben soll. Es ergeben sich daraus Beschaufelungen, bei denen die axiale Länge das Doppelte oder mehr der Schaufelteilung beträgt und bei denen der Winkel, den die Schaufelsehne mit der Umlaufrichtung einschließt, 50° oder größer ist.
• In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke näher erläutert.
• Fig. i zeigt in senkrechtem Schnitt ein Gebläse, auf dessen Welle i das Laufrad 2 mit den Schaufeln 3 gelagert ist, welches in Richtung des Pfeiles A durchströmt wird. Hinter dem Laufrad ist die Leitvorrichtung q. angeordnet.
• Fg. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen abgewickelten Zylinderschnitt durch die Laufradschaufeln 3 und die Leitschaufeln q.. Beide Schaufelsätze sind, wie durch gestrichelte Linien angedeutet, in je zwei Zonen a und b geteilt. In der Zone a der Lauf radschaufel findet bei Umlauf in Richtung des Pfeiles B und Zuströmung in Richtung des Pfeiles A im wesentlichen die Beschleunigung des strömenden Mediums statt. Zu diesem Zweck ist die Kanalmittellinie im Zylinderschnitt gekrümmt, und die Profildicke der Schaufel 3 nimmt derart zu, daß die durch die Krümmung entstehende Vergrößerung der Kanalbreite durch die Profilverdickung annähernd - mindestens bis auf ± 2o v. H. -aufgehoben wird. Die radiale Höhe des Schaufelkanals bleibt etwa gleich; jedenfalls soll die am Kanalausgang gestrichelte Linie nicht um mehr als 2o v. H. von der Höhe am Kanaleingang abweichen. In der anschließenden Zone b verlaufen die Schaufeln etwa gradlinig, die Profildicke nimmt wieder ab, und auch die Kanalmittellinien verlaufen etwa gradlinig. Die Zone b in jeder Stufe hat infolgedessen eine diffusorähnliche Wirkung. Um die hohen Druck- und Lieferzahlen zu erreichen, muß die gesamte Schaufellänge a -f- b mindestens das Doppelte der Schaufelteilung t betragen. Außerdem muß der Winkel a, welchen die Schaufelsehne mit der Umlaufrichtung einschließt, größer als-5o° sein (vgl. Fig. 5).
• Die Leitschaufeln 4 (Fig. 2) sind sinngemäß ebenso ausgestaltet wie die Schaufeln 3. des Laufrades.
• Die in Fig. 2 dargestellte Beschaufelung weicht stark von den üblichen Beschaufelungen von Gebläselaufrädern ab. Versuche haben aber gezeigt, daß bei Erfüllung der oben angegebenen Bedingungen die geforderten hohen Druck- und Lieferzahlen mit guten Wirkungsgraden tatsächlich erreicht werden.
• Der Einfluß der Höhe der Lieferzahl ist an Hand der Fig. 3 und 4 erläutert. In deren oberen Teilen sind die bekannten Geschwindigkeitsdreiecke für die Geschwindigkeitsvorgänge in der Zone ca dargestellt, und zwar bedeutet c die AbsolutgesehwindigkeitamSchaufeleintritt; d dieUmfangsgeschwindigkeit, e die Relativgeschwindigkeit, f die Absolutgeschwindigkeit am Ende der Zone a, g die Meridiangeschwindigkeit am Ende der Zone a.
• In Fig.4 sind die gleichen Bezeichnungen zur Unterscheidung mit einem Index versehen.
• Fig.3 zeigt die Geschwindigkeitsdreiecke und Profilformen für ein Gebläse mit üblicher Lieferzahl. Hierbei entsteht eine strömungstechnisch ungünstige Beschaufelung. Sie ist deshalb- ungünstig, weil die Profile im Verhältnis zu ihrer Länge sehr eng aneinander gerückt und sehr dick gemacht werden müßten, um die Forderungen der etwa konstanten Kanalbreite zu erfüllen.
• Bei einer Auseinanderrückuzg der Profile würde die Forderung der etwa konstanten Kanalbreite nicht mehr erfüllbar sein, oder die Pr(ifile müßten im Verhältnis zu ihrer Länge noch dicker gemacht werden, wodurch sich die ganzen Strömungsverhältnisse noch mehr verschlechtern würden. Der zwischen zwei solchen Profilen entstehende enge Schaufelkanal ist deshalb ungünstig, weil die Strömungsgeschwindigkeiten entlang der Ober-und Unterseite eines jeden - Flügels stark voneinander abweichen. Bei einem so engen Kanal -wie er sich bei der Erfüllung der sonstigen Bedingungen ergibt - würden diese sehr verschiedenen Geschwindigkeiten sich gegenseitig stören.
• Wählt man demgegenüber die Lieferzahlen groß, so ergeben sich die im unteren Teil der Fig. 4 dargestellten schlanken Profile. Die Abstände zwischen zwei Schaufeln sind hierbei im Verhältnis zu ihrer Länge so groß, daß die vorerwähnte gegenseitige Beeinflussung und damit Störung der Strömung in unschädlichen Grenzen bleibt. Diese Profile erfüllen die erfindungsgemäße Forderung der annähernd konstanten Kanalbreite in der Zone a, ferner die Bedingung, - daß die axiale Gesamtschaufellänge mindestens die doppelte Schaufelteilung beträgt, und ebenso die Bedingung, daß der Winkel, welchen die Schaufelsehne mit der Umlaufrichtung einschließt, größer als 5o° ist.
• Die Schaufelprofile werden bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung so schlank, daß sie ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Wirkungsweise des Gebläses durch Blechschaufeln ersetzt werden können, welche gegebenenfalls an Vorder- und Hinterkante nachgearbeitet werden können. Die Zunahme der Kanalbreite, die dadurch im hinteren Ende der Zone a entsteht, beeinträchtigt die Wirkungsweise des Gebläses nur ganz unerheblich.

Claims (1)

1. 'PATENTANSPRÜCHE: i. Beschaufelung für Axialverdichter oder Axialpumpen mit hoher Druck- und Lieferzahl, insbesondere solche mit mehreren Stufen, gekennzeichnet durch die Vereinigung der folgenden Merkmale: a) die radiale Höhe des Schaufelkanals am Kanalausgang ist gleich der radialen Höhe des Kanals am Kanaleingang oder nicht mehr als ± 2o v. H. von dieser abweichend; b) der Schaufelkanal hat eine erste Zone (a), in der im Zylinderschnitt die Kanalmittellinie gekrümmt ist und die Profildicke der Schaufeln (3, 4) derart zunimmt, daß - die durch die Krümmung entstehende Vergrößerung der Kanalbreite durch die Profilverdickung ganz oder bis auf ± 2o v. H. wiedeir aufgehoben wird; c) der Schaufelkanal hat eine zweite Zone (b), in der im Zylinderschnitt die Kanalmittellinie etwa geradlinig verläuft und die Profildicke wieder abnimmt. z. Beschaufelung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Vereinigung der folgenden Merkmale: a) das Verhältnis der axialen Schaufellänge (a -I- b) zur Schaufelteilung (t) ist größer als z; b) der Winkel (a), den die Schaufelsehne -mit der Umlaufrichtung einschließt, ist größer als 50°. Angezogene Druckschriften: Eck, Ventilatoren, 1937, S. 151; S t o d o l a, Dampf- und Gasturbinen, 6. Auflage, S. 194, Abb.217; S.238; Abb. 257b; S.281, Abb. egg a.