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Schaufel für hydraulische Maschinen Die Erfindung betrifft eine Schaufel
für hydraulische Maschinen, wie Wasserturbinen, Pumpen, Schiffspropeller.
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Solche Schaufeln weisen, insbesondere bei drehbarer Ausführung, in
der Regel ein eigentliches Schaufelblatt, einen mit diesem aus einem Stück bestehenden
kreisförmigen Schaufelteller und einen Drehzapfen auf, wobei der Durchmesser des
Schaufeltellers kleiner ist als die Länge des Fußprofils des Schaufelblattes.
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Der Übergang vom Schaufelblatt zum Schaufelteller wird aus Festigkeitsgründen
durch eine Hohlkehle abgerundet. Dadurch wird das Fußprofil des Schaufelblattes
örtlich verdickt. Die Stromlinien der die Schaufeln beaufschlagenden Strömung werden
an den Stellen, an welchen das Fußprofil verdickt ist, abgedrängt, und es treten,
insbesondere auf der Saugseite des Profils, hohe örtliche Übergeschwindigkeiten
und damit auch Unterdruckspitzen guf. Diese Stellen sind daher bezüglich Kavitation
besonders gefährdet.
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Bei einer bekannten Ausführungsform ist die Hohlkehle über den Schaufelteller
hinaus bis zur Eintrittskante und zur Austrittskante der Schaufel fortgesetzt. Die
Hohlkehle ist dabei auf ihrer ganzen Länge in voller Stärke ausgeführt. Das Fußprofil
des
Schaufelblattes erhält so eine Verdickung an der Eintrittskante und an der Austrittskante.
Es ergibt sich so ebenfalls ein bezüglich Kavitatior, ungünstiges Profil mit hohen
Unterdruckspitzen besonders auf der Eintrittsseite.
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Die Erfindung bezweckt nun, eine Schaufelform zu schaffen, bei welcher
das Auftreten solcher Unterdruckspitzen und damit die erwähnten Nachteile in Bezug
auf das Auftreten von Kavitation vermieden werden. Bei einer Schaufel für hydraulische
Maschinen, welche ein Schaufelblatt und mindestens einen mit diesem aus einem Stück
bestehenden Schaufelteller aufweist, wobei das Schaufelblatt beim Übergang zum Schaufelteller
auf der Saugseite mit einer Hohlkehle versehen ist, welche gegen die Eintrittskante
oder gegen die Eintrittskante und Austrittskante über den Schaufelteller hinaus
fortgesetzt ist, wird dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Hohlkehle
an der Schaufel allmählich ausläuft und sich mindestens auf der Eintrittsseite über
einen das o,4facheder freien Längezwischen.Schaufeltellerund Eintrittskante überschreitenden
Bereich erstreckt.
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Eine günstige Wirkung wird dabei schon erzielt, wenn die Hohlkehle
nur in Richtung gegen die Eintrittskante des Schaufelblattes fortgesetzt ist. EinC
weitere Verbesserung ergibt sich, wenn die Hohlkehle in Richtung gegen: diel Eintrittskante
und in Richtung gegen die Austrittskante des Schaufel-- Blattes fortgesetzt ist.
Besonders sanfte Übergänge in der Profilform werden -erzielt, wenn die Hohlkehle
bis zur Eintrittskante bzw. bis zur Eintrittskante und bis zur Austrittskante des
Schaufelblattes allmählich auslaufend fortgesetzt ist.
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In der Zeichnung sind Beispiele für die erfindungsgemäße Ausbildung
einer Schaufel dargestellt. Es zeigt Fig. i eine Laufschaufel einer Kaplanturbine
in Ansicht, Fig. 2 einen Schnitt durch die Schaufel nach der Linie II-II der Fig.
i, -Fig. 3 einen Schnitt durch dien Schaufel nach der Linie III-III der Fig. i,
Fig. 4 bis 7 verschiedene Ausführungsformen von Schaufeln, mit Schnitt durch das
Schaufelblatt und Ansicht gegen den Schaufelteller.
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Die in Fig. i dargestellte Schaufel besteht aus einfern Schaufelblatt
i, einem Schaufelteller 2 und einem Drehzapfen 3. Die Saugseite des Schaufelblattes
ist dem Beschauer zugewendet und die Druckseite vom Beschauer abgewendet. Das Schaufelblatt
hat eine Eintrittskante 4 und eine Austrittskante 5. Der Übergang vom Schaufelblatt
i zum Schaufelteller 2 ist durch eine Hohlkehle 6 abgerundet. Diese Hohlkehle ist
über den Schaufelteller hinaus allmählich auslaufend fortgesetzt und erstreckt sich
bis gegen die Eintrittskante 4 und die Austrittskante 5 des Schaufelblattes. Das
Schaufelblatt i weist somit beim Übergang zum Schaufelteller 2 eine Hohlkehle auf,
welche über den Schaufelteller hinaus mit zunehmender Entfernung vom Schaufelteller
allmählich auslaufend fortgesetzt ist. Der Schnitt durch die Schaufel nach der Linie
II-II zeigt einen Verlauf nach Fig. 2. Die Hohlkehle 6 bildet den allmählichen Übergang
vom Schaufelblatt zum Schaufelteller auf der Saugseite des Schaufelblattes. Auf
der Druckseite wird der Übergang durch eine Hohlkehle 7 gebildet.
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Der außerhalb des Tellers auf der Eintrittsseite durch die Schaufel
gelegte Schnitt nach der Linie III-III ist in Fig. 3 dargestellt. Auf der Saugseite
des Profils ist die Hohlkehle 6 auch in diesem Schnitt noch zu erkennen; sie ist
aber kleiner als beim Schaufelteller. Die auf der Druckseite denÜbergang vom Schaufelblatt
zum Schaufelteller bildende Hohlkehle 7 ist dagegen nicht bis zu dem Schnitt III-III
fortgesetzt, so daß das Schaufelblatt an dieser Stelle auf der Druckseite keine
Ausrundung aufweist. Mit 8 ist ein Teil der Laufradnabe, in welche die Schaufel
eingesetzt ist, bezeichnet.
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Das Schaufelblatt i weist somit auf der Saugseite beim Übergang zum
Schaufelteller 2 eine Hohlkehle 6 auf, welche über den Schaufelteller hinaus mit
Entferung vom Schaufelteller allmählich auslaufend fortgesetzt ist.
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In den Fig. 4 bis 7 ist wieder das Schaufelblatt mit i und: der Schaufelteller
mit 2 bezeichnet. Die druckseitige Hohlkehle am Übergang zum Schaufelteller hat
wiederum das Bezugszeichen 7. Mit 61, 62, 63 und 64 sind dagegen verschiedene Ausführungsformen
der saugseitigen Hohlkehle bezeichnet. Bell der in Fig. 4 dargestellten Schaufel
ist die: Hohlkehle 61 nur in Richtung gegen die Eintrittslcän.te 4 des 'Schaufelblattes
fortgesetzt. Die Hohlkehle 62 gemäß Fig. 5 ist dagegen in Richtung gegen , die Eintrittskante
4 und in. Richtung gegen die Austrittskante 5 fortgesetzt. Die Hohlkehle 63 der
in Fig. 6 dargestellten Schaufel ist bis zur Eintrittskante 4 und die Hohlkehle
64 der in Fig. 7 dargestellten Schaufel bis zur Eintrittskante 4 und bis zur Austrittskante
5 fortgesetzt.
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Bei allen dargestellten Ausführungsformen erstreckt sich auf der Saugseite
die Hohlkehle auf der Eintrittsseite über einen das o,4fache der freien Länge zwischen
Schaufelteller und Eintrittskante überschreitenden Bereich. Bei den Ausführungen
nach den Fig. 5 und 7 erstreckt sich außerdem die Hohlkehle auch austrittsseitig
über einen das o,4fache der freien Länge zwischen Schaufelteller und Austrittskante
überschreitenden Bereich.
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In der erfindungsgemäßen Weise können Leitschaufeln und Laufschaufeln
von hydraulischen Maschinen ausgebildet werden. Schaufeln, welche an beiden Enden
des Schaufelblattes einen Schaufelteller aufweisen, können auf der Seite des einen
oder des andern oder beider Teller erfindungsgemäß ausgeführt sein. Es betrifft
dies insbesondere Leitschaufeln oder Laufschaufeln von Rohrturbinen.