EP0020433B1 - Schaufelgitter für turbine und turbine mit einem solchen schaufelgitter - Google Patents

Schaufelgitter für turbine und turbine mit einem solchen schaufelgitter Download PDF

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EP0020433B1
EP0020433B1 EP79901211A EP79901211A EP0020433B1 EP 0020433 B1 EP0020433 B1 EP 0020433B1 EP 79901211 A EP79901211 A EP 79901211A EP 79901211 A EP79901211 A EP 79901211A EP 0020433 B1 EP0020433 B1 EP 0020433B1
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EP
European Patent Office
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channel
blade
grid
ceiling
floor
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EP79901211A
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EP0020433A1 (de
Inventor
Gilbert Riollet
Raymond Bessay
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Alstom SA
Original Assignee
Alsthom Atlantique SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/145—Means for influencing boundary layers or secondary circulations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
    • Y10S415/914—Device to control boundary layer

Definitions

  • the present invention relates to a grid of blades for a turbine comprising, on the one hand, a series of blades arranged between a ceiling and a floor, thus defining a series of channels traversed by the fluid supplying the turbine, each channel being limited by the upper surface of a dawn and the lower surface of the neighboring dawn, the floor and the ceiling, and, on the other hand, at least one communication pierced in the ceiling and / or at least one communication pierced in the floor, each communication opening at one end into a channel and at the other end at a point located downstream of said grid.
  • the slippage generates a whirlwind of trigonometric direction at the ceiling of the channel and in the opposite direction to the floor for an observer placed downstream of the grid of blades.
  • German Patent No. 893649 that the communications opening into the channel have a mouth located in the middle part of the ceiling at equal distance between the upper surface of the dawn and the lower surface of the neighboring dawn limiting the channel.
  • This communication is of fairly large diameter (relative to the dimensions of the channel) to allow suction of the boundary layer.
  • the blade grid according to the invention is characterized in that for each communication the end opening into the channel is located in the vicinity of the lower surface of the blade limiting said channel at the level of the neck at a point distant from the part median of this channel.
  • This point being connected by communication to a point located downstream of the grid (therefore at reduced pressure) the pressure at this point decreases, which reduces the skid of the boundary layer, thus making it useful for working in the channel considered.
  • the blade grid does not have a ceiling (in the case of certain movable blades) or floor (in the case of certain fixed blades), communications are then provided only in the floor (in the case of said movable blades) or in the ceiling (case of said fixed blades).
  • the invention also relates to a turbine comprising a fixed blade grid followed by a movable blade grid, each of the blade grids comprising a series of blades arranged between a ceiling and a floor thus defining a series of channels traversed by the fluid supplying the turbine, each channel being limited by the upper surface of a blade and the lower surface of the neighboring blade, the floor and the ceiling, the fixed blade grid comprising for each blade at least one pierced communication in the ceiling and opening at one end into a channel and at the other end at a point located downstream of said grid, said turbine comprising at the level of the movable blade grid sealing wipers surrounding the ceiling of said grid , characterized in that for each communication the end opening into the channel is located in the vicinity of the lower surface of the blade limiting said channel at the level of the neck at a point distant from the middle part of this channel, and therefore at the point can al which is at maximum pressure.
  • FIG. 1 there are shown two blades A and B which are part of a crown and whose foot is fixed on a floor 1 and the head on a ceiling 2.
  • the floor and the ceiling are usually cylindrical or frustoconical surfaces.
  • the intrados of dawn B, the extrados of dawn A and the floor and the ceiling define a channel 3.
  • the flow is done by following healthy nets such as (c ).
  • the fluid streams are orthogonal to the isobars and in the directions shown (1) (m) then begin to swirl as soon as they hit the upper surface of the dawn (A) .
  • FIG. 2 there is shown in axial section a turbine provided with grids of fixed and movable blades according to the invention.
  • each movable blade grid 4 is located between two grids of fixed blades 5 and 5 '.
  • the direction of fluid flow is indicated by arrow F.
  • the movable vane grids 4 are integral with the rotor 6 while the fixed vane grids 5 and 5 ′ are integral with the stator 7.
  • the fixed vane grids 5 are provided with sealing wipers 8 which reduce the leaks between rotor 6 and fixed vane grids 5.
  • the stator 7 is provided sealing wipers 9 which reduce leaks between the stator 7 and the ceiling 12 of the movable blade grid 4.
  • the movable blade grid 4 comprises for each blade a communication 13 hollowed out in the floor 11 between a point located in the vicinity of the lower surface of the blade and at the level of the neck 10 of the channel limited by said lower surface and a point located in downstream of the movable blade grid 4 (see Figures 2 and 3).
  • the movable blade grid 4 also includes, for each blade, a communication 14 hollowed out in the ceiling 12 between a point located in the vicinity of the lower surface of the blade and at the level of the neck of the channel bounded by said lower surface and which terminates downstream of the movable vane grid 4 (see Figure 2).
  • the neck or constriction of the canal is the region of the canal where the distance between upper and lower surfaces is minimal.
  • the fixed blade grid (5 or 5 ′) comprises for each blade a communication 23 hollowed out in the floor 21 which starts from a point located in the vicinity of the lower surface of the blade at the neck of the channel limited by said lower surface and which ends downstream of the fixed vane grid 5 (see FIG. 2).
  • the fixed blade grid 5 or 5 ′ also includes, for each blade, a communication 24, hollowed out in the ceiling 22, between a point located in the vicinity of the lower surface of the blade at the level of the neck 20 of the channel limited by said lower surface and a point located downstream of the fixed vane grid 5 (see FIGS. 2 and 4).
  • the leakage of fluid through the communications 24 serves to supply the leakage of fluid between the wipers 9 and the ceiling 12 of the next movable vane grid 4 and preferably the flow rate of the communications 24 is chosen to be less than or equal to the leakage flow rate between the wipers 9 and the ceiling 12.
  • the fluid leakage through the communications 13 is used to supply the fluid leakage between the wipers of the next fixed vane grid and the rotor and preferably the flow rate of the communications 13 is chosen to be less than or equal to the leakage flow rate between wipers and rotor.
  • the communications between a point of the floor and / or of the ceiling located in the vicinity of the lower surface of the blades at the level of the neck of the channel limited by the lower surface and a point located in a low pressure chamber constituted by the part situated downstream of the blades allow to lower the overpressure in the vicinity of the lower surface of the blades at the floor and / or ceiling.
  • the turbine according to the invention could include such communications only on the grids of fixed blades or on the grids of movable blades hollowed out in the floor and / or the ceiling of these grids.

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Claims (9)

1. Schaufelgitter (4, 5) für eine Turbine, das einerseits eine Folge von Schaufeln, die zwischen einer Decke (12, 22) und einem Boden (11, 21) angeordnet sind und so eine Folge von Kanälen bilden, die von dem die Turbine betreibenden Fluid durchflossen werden, wobei jeder Kanal von der Außenseite einer Schaufel und der Innenseite der benachbarten Schaufel, dem Boden (11, 21) und der Decke (12, 22) begrenzt ist, und andererseits mindestens zwei Durchlässe (13, 14, 23, 24) aufweist, die jeder Schaufel zugeordnet sind und von denen eine (14, 24) in die Decke (12, 22) und die andere (13, 23) in den Boden (11, 21) gebohrt ist, wobei jeder Durchlaß mit einem Ende in einen Kanal und mit dem anderen Ende an einem Punkt mündet, der sich stromabwärts vom Gitter (4, 5) befindet, dadurch gekennzeichnet, daB für jeden Durchlaß (13, 14, 23, 24) das in den Kanal mündende Ende sich in der Nähe der Innenseite der Schaufel befindet, die den Kanal in Höhe des Halses (10, 20) an einem Punkt begrenzt, der von dem Mittelbereich dieses Kanals entfernt ist.
2. Schaufelgitter (4, 5) für eine Turbine, das einerseits eine Folge von Schaufeln, die zwischen einer Decke (12, 22) und einem Boden (11, 21) angeordnet sind und so eine Folge von Kanälen bilden, die von dem die Turbine betreibenden FluId durchflossen werden, wobei jeder Kanal von der Außenseite einer Schaufel und der Innenseite der benachbarten Schaufel, dem Boden (11, 21) und der Decke (12, 22) begrenzt ist, und andererseits Durchlässe (14, 24) aufweist, die den Schaufeln zugeordnet und in die Decke (12, 22) gebohrt sind, wobei jeder Durchlaß (14, 24) an einem Ende in einen Kanal und am anderen Ende an einem Punkt mündet, der stromabwärts vom Gitter (4, 5) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Durchlaß (14, 24) das in den Kanal mündende Ende sich in der Nähe der Innenseite der Schaufel befindet, die diesen Kanal in Höhe des Halses (10, 20) an einem Punkt begrenzt, der von dem Mittelbereich dieses Kanals entfernt ist.
3. Schaufelgitter (4, 5) für eine Turbine, das einerseits eine Folge von Schaufeln, die zwischen einer Decke (12, 22) und einem Boden (11, 21) angeordnet sind und so eine Folge von Kanälen bilden, die von dem die Turbine betreibenden Fluid durchflossen werden, wobei jeder Kanal von der Außenseite einer Schaufel und der Innenseite der benachbarten Schaufel, dem Boden (11, 21) und der Decke (12, 22) begrenzt ist, und andererseits Durchlässe (13, 23) aufweist, die den Schaufeln zugeordnet sind und in den Boden (11, 21) gebohrt sind, wobei jeder Durchlaß (13, 23) mit einem Ende in einen Kanal und mit dem anderen Ende an einem Punkt mündet, der sich stromabwärts vom Gitter (4, 5) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Durchlaß (13, 23) das in den Kanal mündende Ende sich in der Nähe der Innenseite der Schaufel befindet, die den Kanal in Höhe des Halses (10, 20) an einem Punkt begrenzt, der vom Mittelbereich dieses Kanals entfernt ist.
4. Bewegliches Schaufelgitter (4) für eine Turbine, das einerseits eine Folge von auf einem Boden (11) angebrachten Schaufeln, die so eine Folge von Kanälen bilden, die von dem die Turbine betreibenden Fluid durchflossen werden, wobei jeder Kanal von der Außenseite einer Schaufel und der Innenseite der benachbarten Schaufel und dem Boden (11) begrenzt ist, und andererseits Durchlässe (13) aufweist, die den Schaufeln zugeordnet und in den Boden (11) gebohrt sind, wobei jeder Durchlaß (13) mit einem Ende in einen Kanal und mit dem anderen Ende an einem Punkt mündet, der sich stromabwärts vom Gitter (4) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß sich für jeden Durchlaß (13) das in den Kanal mündende Ende in der Nähe der Innenseite der Schaufel befindet, die den Kanal in Höhe des Halses (10) an einem Punkt begrenzt, der vom Mittelbereich dieses Kanals entfernt ist.
5. Festes Schaufelgitter (5) für eine Turbine, das einerseits eine Folge von an einer Decke (21) angebrachten Schaufeln, die so eine Folge von Kanälen bilden, die von dem die Turbine betreibenden Fluid durchflossen werden, wobei jeder Kanal von der Außenseite einer Schaufel und der Innenseite der benachbarten Schaufel und der Decke (21) begrenzt ist, und andererseits Durchlässe (24) aufweist, die den Schaufeln zugeordnet und in die Decke (21) gebohrt sind, wobei jeder Durchlaß (24) mit einem Ende in einen Kanal und mit dem anderen Ende an einem Punkt mündet, der stromabwärts vom Gitter (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Durchlaß (24) das in den Kanal mündende Ende sich in der Nähe der Innenseite der Schaufel befindet, die diesen Kanal in Höhe des Halses (20) an einem Punkt begrenzt, der vom Mittelbereich des Kanals entfernt ist.
6. Turbine mit einem festen Schaufelgitter (5) gefolgt von einem beweglichen Schaufelgitter (4), wobei jedes der Schaufelgitter (4, 5) eine Folge von Schaufeln aufweist, die zwischen einer Decke (12, 22) und einem Boden (11, 21) angeordnet sind und so eine Folge von Kanälen bilden, die von dem die Turbine betreibenden Fluid durchflossen werden und je von der Außenseite einer Schaufel und der Innenseite der benachbarten Schaufel, dem Boden (11, 21) und der Decke (12, 22) begrenzt werden, wobei das feste Gitter (5) für jede Schaufel mindestens eine Bohrung (24) aufweist, die in die Decke (22) gebohrt ist und mit einem Ende in einen Kanal und mit dem anderen Ende an einem Punkt mündet, der stromabwärts von dem Gitter (5) angeordnet ist, wobei die Turbine in Höhe des beweglichen Schaufelgitters (4) Dichtungsscheibchen (9) aufweist, die die Decke (11) des Gitters (4) umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Durchlaß das in den Kanal mündende Ende sich in der Nähe der Innenseite der Schaufel befindet, die den Kanal in Höhe des Halses (20) an einem Punkt begrenzt, der vom Mittelbereich des Kanals entfernt ist.
7. Turbine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (24) einen Durchsatz haben, der geringer oder gleich dem Leckdurchsatz ist, der längs der zu dem folgenden beweglichen Gitter (4) gehörenden Dichtungsscheibchen (9) verläuft.
8. Turbine mit einem beweglichen Schaufelgitter (4) gefolgt von einem festen Schaufelgitter (5'), wobei jedes der Schaufelgitter (4, 5') eine Folge von Schaufeln aufweist, die zwischen einer Decke (12, 22) und einem Boden (11, 21) angeordnet sind und so eine Folge von Kanälen bilden, die vom die Turbine betreibenden Fluid durchflossen werden und je von der Außenseite einer Schaufel und der Innenseite der benachbarten Schaufel, dem Boden (11, 21) und der Decke (12, 22) begrenzt werden, wobei das bewegliche Schaufelgitter (4) für jede Schaufel mindestens einen in den Boden (11) gebohrten und mit einem Ende in den Kanal und mit dem anderen Ende an einen Punkt stromabwärts von dem Gitter (4) mündenden Durchlaß aufweist, wobei die Turbine des festen Schaufelgitters (5') Dichtungsscheibchen (8) aufweist, die den Boden (21) des Gitters (5') umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Durchlaß (13) das in den Kanal mündende Ende sich in der Nähe der Innenseite der Schaufel befindet, die den Kanal in Höhe des Halses (10) an einem Punkt begrenzt, der von dem Mittelbereich des Kanals entfernt ist.
9. Turbine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (13) einen geringeren oder gleichen Durchsatz haben wie der Leckdurchsatz, der längs der zum folgenden festen Schaufelgitter (5') gehörenden Dichtungsscheibchen verläuft.
EP79901211A 1978-10-05 1980-04-22 Schaufelgitter für turbine und turbine mit einem solchen schaufelgitter Expired EP0020433B1 (de)

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