EP0799973A1 - Wandkontur für eine axiale Strömungsmaschine - Google Patents

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EP0799973A1
EP0799973A1 EP96810199A EP96810199A EP0799973A1 EP 0799973 A1 EP0799973 A1 EP 0799973A1 EP 96810199 A EP96810199 A EP 96810199A EP 96810199 A EP96810199 A EP 96810199A EP 0799973 A1 EP0799973 A1 EP 0799973A1
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EP
European Patent Office
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blade
flow
channel
rotor
angle
Prior art date
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EP96810199A
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English (en)
French (fr)
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EP0799973B1 (de
Inventor
Franz Kreitmeier
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Alstom SA
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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Priority to DE59609405T priority Critical patent/DE59609405D1/de
Priority to EP96810199A priority patent/EP0799973B1/de
Priority to US08/818,978 priority patent/US5791873A/en
Priority to JP08249797A priority patent/JP4180131B2/ja
Publication of EP0799973A1 publication Critical patent/EP0799973A1/de
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    • 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
    • F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
    • F01D5/143—Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
    • 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 invention relates to a multi-stage blading of an axially flowed turbomachine.
  • it relates to the design of the channel contour in the bladed area and can be used for blading with tip seal or those with cover plate or cover band seal.
  • the stator-side waveform can be formed in that the contour is oriented in the area of the guide blade root to the machine longitudinal axis and in the area of the rotor blade tip is directed away from the machine longitudinal axis. Accordingly, the waveform on the rotor side is formed in that the contour in the area of the guide vane tip is oriented towards the machine longitudinal axis and in the area of the blade root is directed away from the machine longitudinal axis.
  • the invention has for its object to provide a channel contour in a blading of the type mentioned, in which the step efficiency and the step load can be increased by geometric measures.
  • this object is achieved in that the rotor-side and / or stator-side flow-limiting wall of the flowed-through channel is provided directly at the outlet of the rotor blades with a kink angle which is dimensioned such that the outflow from the rotor blades is homogenized with respect to total pressure and outlet angle and that this Wall is provided at least approximately in the entry area of the guide vanes of the following stage with an anti-kink angle.
  • the wall provided with the articulated angle at the outlet of the rotor blade is advantageously designed as an extension of the cover plate. This also reduces the cross exchange of flow material induced by the division-dependent pressure field. This can be the cause be of Al solution on the particularly sensitive suction side of the blades.
  • the wall provided with the counter-kink angle then expediently runs radially inward in the foot region of the downstream guide vane, following the counter-kink angle, and is lengthened at the guide vane outlet, so that the resulting flow-limiting wall, which is interrupted by an axial gap between the extended guide vane root and the subsequent rotor blade cover plate approximately in the plane of the blade entry of this subsequent stage has a common point with the original straight channel contour.
  • the wall provided with the articulated angle at the outlet of the moving blades is advantageously designed as an extension of the base plate.
  • the wall provided with the counter-bend angle in its entry area then runs radially inward again at the counter-bend angle at the cover plate of the downstream guide vane, and is also extended at the vane outlet.
  • the resulting flow-limiting wall which is interrupted by an axial gap between the extended guide vane cover plate and the subsequent rotor blade root plate, should have a common point with the original straight channel contour at least approximately in the plane of the blade entry of this subsequent stage.
  • the extension of the shrouds or the blade roots downstream leads to a reduction in the cross exchange of flow material in the cavities there. It is driven by the division-dependent pressure field and can be too detachment on the suction side.
  • the counter-kink angles increase the minus pressure or lower the plus pressure above the labyrinths, which leads to a reduction in the harmful gap mass flow.
  • the labyrinth entrances between the guide vane feet and the blade cover plates of an equal step and between the blade root of one step and the guide vane cover plates of the following step are directed obliquely against the general flow direction in the channel.
  • the re-inflow effect of the labyrinth mass flow into the main channel can be improved by the fact that the labyrinth outlets opening into the axial gap between the blade cover plates of one step and the guide blade feet of the subsequent step and between the guide blade cover plates and the blade root of a same step in the general, prevailing in the blade channel Flow direction.
  • the labyrinth chamber after the last sealing gap is also reduced to avoid additional losses.
  • the first 3 stages of low-pressure blading each consisting of a guide row Le and a run row La.
  • the blades La1, La2 and La3 used with their feet 21 in the rotations of the rotor 9 are provided with cover plates 16 on their blade ends.
  • the radially outer contours of the cover plates have different geometries, depending on the row of races.
  • the guide blades Le1, Le2 and Le3, which are inserted with their feet 13 into the rotations of the stator 8, are provided with cover plates 20 at their blade ends.
  • the radially inner contours of the cover plates have different geometries depending on the guide row. With the formation of labyrinths 19 they seal with their steps against sealing strips which are arranged in a suitable manner in the rotor 9. A radially outward removal 30 is provided in the stator 8 between the first and the second stage.
  • the flow through channel 50 has the conical outer contour 51 on the stator and the cylindrical inner contour 52 on the rotor as the starting position. However, neither is mandatory. Regardless of the actual course of the walls, the outer flow-limiting contour 10 is in any case formed in the region of the rotor blade blade by the cover plate 16 of the rotor blades La1, La2, La3 facing the channel and in the region of the guide blade blade by the base plate 13 of the guide blades Le1, Le2, Le3 facing the channel.
  • the inner flow-limiting contour 11 of the flowed-through channel is formed in the area of the rotor blade blade by the base plate 21 of the rotor blades La1, La2, La3 facing the channel and in the area of the guide blade blade by the cover plate 20 of the guide blade blades Le1, Le2, Le3 facing the channel.
  • axial gaps 18 (on the stator) and 23 (on the rotor) which represent the labyrinth entrances 40 (on the stator) and 41 (on the rotor).
  • axial gaps 26 (on the stator) and 25 (on the rotor) which represent the labyrinth outlets 42 (on the stator) and 43 (on the rotor).
  • the gaps mentioned are usually limited by stator and rotor parts, which take over the flow control in the non-bladed planes.
  • the channel 50 is now designed on the stator and / or on the rotor with a bent contour, the contour occurring as follows:
  • both the flow-limiting rotor-side wall 11 and the stator-side wall 10 of the flow-through channel are provided with a kink angle A, AA directly at the outlet of the blades La1, La2, La3.
  • This kink angle is dimensioned such that the outflow from the blades is homogenized with respect to total pressure and outflow angle.
  • the angles A and AA shown are defined as positive both on the stator side and on the rotor side.
  • the bent wall parts run radially outwards, ie they are directed away from the machine axis, not shown.
  • the selection of the articulation angle is based on the following considerations: There is a divergent flow at the outlet of the blades, possibly with counter-swirl on the hub and co-swirl on the cylinder. At least the flow in the radially outer zone has a significantly higher energy than in the radially inner zone, which manifests itself in the form of substantially higher total pressures in the radially outer zone.
  • the equation for radial equilibrium teaches that this can be achieved primarily through the meridian curvature of the streamlines. This must therefore be primarily influenced by adjusting the articulation angle.
  • the positive kink angle AA of the inner boundary wall is determined in principle, with a total pressure increase being achieved in this area.
  • the same considerations lead to the bend angle curve A of the outer boundary wall.
  • a homogeneous total pressure distribution can only be achieved here if the corresponding kink angle A opens to the outside in any case with respect to the conical contour of the channel, ie also assumes a positive value.
  • the desired total pressure reduction is achieved in this area.
  • the wall 10 provided with the articulation angle A is formed at the outlet of the moving blade as an extension 17 of the cover plate 16.
  • a special measure to reduce the labyrinth flow on both the stator and the rotor is, according to the invention, that the flow-limiting walls 10, 11 are provided with an opposite bend angle B, BB at least approximately in the inlet area of the guide blades Le2, Le3 of the following stage.
  • This counter-bend expediently starts in the middle of the respective axial gaps 26 (outside) and 23 (inside).
  • the values of both angles B and BB are negative in this case, ie the adjoining wall parts are directed inwards relative to the positively kinked wall parts 17 and 22.
  • a pressure increase at the outlet 42 of the labyrinth 15 is achieved on the outside of the stator.
  • a reduction in pressure at the inlet 41 of the labyrinth 19 is achieved on the inside of the rotor. Both measures result in a reduced Pressure drop across the corresponding labyrinths and thus lower labyrinth mass flows.
  • the wall provided with the counterbend angle B is then guided radially inwards again at the base area of the guide vane Le2, Le3 located downstream, following the counterbend angle.
  • it is provided with an extension 14 at the guide vane outlet.
  • the radially inward course is selected such that the resulting flow-limiting wall, which is interrupted by the axial gap 18 between the extended guide vane root and the subsequent blade cover plate 16, at least approximately in the plane of the blade entry of this following step, an intersection point P with the original straight channel contour 51 having. From the drawing it can be seen that the extension 14 with the original channel contour 51, which predominates on the side of the cover plate 16 of the following rotor blade facing the channel, again forms an outward opening positive angle.
  • This kink point is also expediently moved to the center of the axial gap 18.
  • the consequence of this is a reduction in pressure at the inlet 40 of the labyrinth 15.
  • This reduction in pressure at the inlet of the labyrinth like the increase in pressure at the outlet of the labyrinth, reduces the pressure drop across the sealing points.
  • the inside of the hub is moved accordingly.
  • the wall on the cover plate 20 of the guide vane which is provided with the counterbend angle BB in its entry region then runs radially inward again at the counterbend angle. It is also provided with an extension 24 at the guide vane outlet.
  • This kink is also advantageously moved to the center of the axial gap 25.
  • the consequence of this is an increase in pressure at the outlet 43 of the labyrinth 19.
  • This increase in pressure at the outlet of the labyrinth like the reduction in pressure at the inlet of the labyrinth, brings about a reduction in the pressure drop across the sealing points.
  • the labyrinth entrances 40 between the guide vane feet 13 and the rotor blade cover plates 16 of the same stage can be directed obliquely against the general flow direction in the channel. All that is required is to configure the base plate of the guide vane on the outlet side and the cover band of the rotor blade on the inlet side. This inclination of the inlet impedes the inflow to the labyrinth 15.
  • the labyrinth entrances 41 between the rotor blade feet 21 and the guide blade cover plates 20 of the following stage can also be directed obliquely against the general flow direction in the channel. All that is required is the base plate of the blade on the outlet side and the cover band of the guide vane can be configured accordingly on the inlet side. This inclined position of the inlet complicates the inflow to the labyrinth 19.
  • the labyrinth outlet 42 opening into the axial gap 26 runs between the rotor blade cover plate 16 of one stage and the guide blade root 13 of the subsequent stage in the general flow direction prevailing in the channel 50.
  • the labyrinth exit 42 is kept radially as narrow as possible to avoid unnecessary dissipation.
  • the outflow from the labyrinth can take place as close as possible to the following guide vane inlet.
  • the rotor section is provided with elevations 44 at the corresponding points, which allow an outlet that is favorable in terms of flow.
  • the flow-limiting wall 31 of the stator immediately upstream of the guide blades Le2 is formed as part of the wall provided with the counter-bend angle B.
  • the flow-limiting wall 32 of the rotor 9 can be formed immediately downstream of the rotor blades La1 as a wall provided with the kink angle AA.
  • FIG. 2 A variant of this is shown in FIG. 2.
  • the moving blade La1 On the rotor side, in the plane of the removal point 30, the moving blade La1 is equipped with the extension 22 described above, while the cover plate 20 'of the downstream guide blade Le2 is provided with an extension 33 on the inlet side, which also includes the part with the counter-bend angle BB.
  • Fig. 3 shows the application of the invention in a high-pressure blading with cover plate seal, in which the flow through channel 50 has only a very weak taper.
  • Two stages are shown, each with a guide row Le and a run row La.
  • the functionally identical elements are provided with the same reference numerals as in FIG. 1.
  • the 3 kink points X, Y, Z can be seen both on the outside of the cylinder and on the inside on the hub.
  • the walls 10 and 11 run with the kink angles A and AA respectively; in the kinks Y with the counter-kink angles B or BB.
  • the kinks Y and Z are again advantageously located in the middle of the gap.
  • the other measures described above such as the incline of the labyrinth entrances (not specified in more detail) and the flow-conforming design of the labyrinth exits, can also be implemented with such blading.
  • FIG. 4 shows the application of the invention to a blading in which the blade ends of the rotor blades La1, La2, La3 seal with the tip against the flow-limiting walls 10 of the channel 50 through which flow flows.
  • these walls 10 are formed by the inner wall of the stator on the channel side.
  • the wall with the positive articulation angle A at the blade outlet of the step in question runs in its longitudinal extent initially radially outwards in an opening sense.
  • the wall provided with the negative counterbend angle B is formed on the stator side by the foot plates 13 of the guide blades Le2, Le3, Le4 of the following stage, which face the flow-through channel. Adjoining the wall part provided with an anti-kink angle, the wall runs radially inwards such that it has, at least approximately in the plane of the blade entry of this following stage, a common point P with the original straight outer channel contour 51.
  • the blade ends of the guide blades Le2, Le3, Le4 also seal with the tip against the flow-limiting walls 11 of the channel 50 through which the flow passes.
  • the wall 11 provided with the kink angle AA and the counter kink angle BB is formed by the rotor surface.
  • the wall with the positive kink angle AA at the blade outlet of the step under consideration initially extends radially outwards in its longitudinal extent.
  • the wall provided with the negative counterbend angle BB then runs at the counterbend angle such that it has a common point PP with the original straight channel contour 52 at least approximately in the plane of the blade entry of this following stage.
  • FIG. 5 shows the last 2 stages of the LP turbine shown in FIG. 1 with an embodiment variant of the duct contour.
  • the counter-kink angles are reduced here by introducing curved contours in the area of the guide vanes. These curved contours can also be used to reduce the plus pressure in P and increase the minus pressure in PP.
  • the invention is of course not limited to the exemplary embodiments shown and described.
  • the new idea can only be used, for example, on the stator or - in the case of cover plate blading - Realized only after the series of runs, for example if there are space problems. It can basically be used with all turbomachinery.
  • the total pressure increases from the hub to the cylinder.
  • the total pressure curve can be different. It is decisive in any case that the arrangement of correctly dimensioned and directed kink angles in the meridian contour after the impellers can have a positive influence on the total pressure curve and the outflow angle curve, positive here stands for homogenization.

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Abstract

Bei einer mehrstufigen Beschaufelung einer axial durchströmten Turbomaschine ist die rotorseitige und/oder statorseitige strömungsbegrenzende Wand (10, 11) des durchströmten Kanals unmittelbar am Austritt der Laufschaufeln (La1, La2, La3) mit einem Knickwinkel (A, AA) versehen. Dieser ist so bemessen, dass die Abströmung aus den Laufschaufeln bezüglich Totaldruck und Abströmwinkel homogenisiert wird. Diese strömungsbegrenzende Wand (10, 11) ist zumindest annähernd im Eintrittsbereich der Leitschaufeln (Le2, Le3) der folgenden Stufe mit einem Gegenknickwinkel (B, BB) versehen. Mit dieser Massnahme kann der Labyrinthmassenstrom bei Beschaufelungen mit Deckbanddichtung verringert werden. <IMAGE>

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Beschaufelung einer axial durchströmten Turbomaschine. Insbesondere betrifft sie die Gestaltung der Kanalkontur im beschaufelten Bereich und ist anwendbar bei Beschaufelungen mit Spitzendichtung oder solchen mit Deckplatten- oder Deckbanddichtung.
    • Stand der Technik
  • Bei wirbelbehafteten Reaktionsbeschaufelungen von axial durchströmten Turbomaschinen mit zylindrischen Schaufeln wird durch die wechselnde Umfangskomponente der Strömungsgeschwindigkeit eine schlängelnde Bewegung des in eine Meridianebene Zylinderprojezierten Weges eines Masseteilchens des Arbeitsmediums durch die Beschaufelung hervorgerufen. Diese wellige Strömung ist von Walter Traupel in seinem Buch "Thermische Turbomaschinen", 1. Band, Springer Verlag 1966, Kapitel 7 beschrieben. Um die Spaltverluste zwischen Beschaufelung und Begrenzungswänden zu vermindern, ist es unter Beibehaltung dieser welligen Strömung bekannt, die statorseitige und die rotorseitige Begrenzung mit annähernd der gleichen Welligkeit zu versehen, wie sie die Strömung aufweist. Dabei kann die statorseitige Wellenform dadurch gebildet sein, dass die Kontur im Bereich des Leitschaufelfusses zur Maschinenlängsachse hingerichtet ist und im Bereich der Laufschaufelspitze von der Maschinenlängsachse weggerichtet ist. Dementsprechend ist die rotorseitige Wellenform dann dadurch gebildet, dass die Kontur im Bereich der Leitschaufelspitze zur Maschinenlängsachse hingerichtet ist und im Bereich des Laufschaufelfusses von der Maschinenlängsachse weggerichtet ist.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Beschaufelung der eingangs genannten Art eine Kanalkontur zu schaffen, bei welcher durch geometrische Massnahmen der Stufenwirkungsgrad sowie die Stufenbelastung gesteigert werden kann.
  • Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die rotorseitige und/oder statorseitige strömungsbegrenzende Wand des durchströmten Kanals unmittelbar am Austritt der Laufschaufeln mit einem Knickwinkel versehen ist, welcher so bemessen ist, dass die Abströmung aus den Laufschaufeln bezüglich Totaldruck und Abströmwinkel homogenisiert wird und dass diese Wand zumindest annähernd im Eintrittsbereich der Leitschaufeln der folgenden Stufe mit einem Gegenknickwinkel versehen ist.
  • Der Vorteil dieser Massnahme ist insbesondere darin zu sehen, dass in der ganzen Beschaufelung zumindest annnähernd Quasi-Repetierbedingungen erzielt werden unter Einbezug der ersten Stufe.
  • Bei Beschaufelungen, bei welcher die Schaufelenden der Laufschaufeln über eine mit Labyrinthen vesehene Deckplatte gegen dem Stator dichten, wird mit Vorteil die mit dem Knickwinkel versehene Wand am Austritt der Laufschaufel als Verlängerung der Deckplatte ausgebildet. Damit wird auch der durch das teilungsabhängige Druckfeld induzierte Queraustausch von Strömungsmaterial reduziert. Dieser kann nämlich die Ursache sein von Alösung an der besonders empfindlichen Saugseite der Schaufeln.
  • Zweckmässigerweise verläuft dann die mit dem Gegenknickwinkel versehene Wand im Fussbereich der stromabwärts gelegenen Leitschaufel anschliessend an den Gegenknickwinkel wieder radial einwärts, und wird am Leitschaufelaustritt verlängert, so dass die resultierende strömungsbegrenzende Wandung, welche zwischen verlängertem Leitschaufelfuss und darauffolgender Laufschaufeldeckplatte durch einen Axialspalt unterbrochen ist, zumindest annähernd in der Ebene des Laufschaufel-Eintritts dieser folgenden Stufe einen gemeinsamen Punkt mit der urprünglichen geraden Kanalkontur aufweist.
  • Bei Beschaufelungen, bei welcher die Schaufelenden der Leitschaufeln über eine mit Labyrinthen versehene Deckplatte gegen den Rotor dichten, wird mit Vorteil die mit dem Knickwinkel versehene Wand am Austritt der Laufschaufeln als Verlängerung der Fussplatte ausgebildet.
  • Zeckmässigerweise verläuft dann die in ihrem Eintrittsbereich mit dem Gegenknickwinkel versehene Wand an der Deckplatte der stromabwärts gelegenen Leitschaufel anschliessend an den Gegenknickwinkel wieder radial einwärts, und ist am Leitschaufelaustritt ebenfalls verlängert. Die resultierende strömungsbegrenzende Wandung, welche zwischen verlängerter Leitschaufeldeckplatte und darauffolgender Laufschaufelfussplatte durch einen Axialspalt unterbrochen ist, soll zumindest annähernd in der Ebene des Laufschaufel-Eintritts dieser folgenden Stufe einen gemeinsamen Punkt mit der urprünglichen geraden Kanalkontur aufweisen.
  • Die Verlängerung der Deckbänder bzw. der Schaufelfüsse stromabwärts führen zu einer Reduktion des Queraustausches von Strömungsmaterial in den dortigen Kavitäten. Es wird durch vom teilungsabhängigen Druckfeld getrieben und kann zu einer saugseitigen Ablösung führen. Die Gegenknickwinkel steigern den Minusdruck bzw. senken den Plusdruck über den Labyrinthen, was zu einer Senkung des schädlichen Spaltmassenstromes führt.
  • Um die Einströmung in die Labyrinthe zu erschweren, sind die Labyrinth-Eintritte zwischen den Leitschaufelfüssen und den Laufschaufeldeckplatten einer gleichen Stufe sowie zwischen den Laufschaufelfüssen einer Stufe und den Leitschaufelndeckplatten der folgenden Stufe entgegen der allgemeinen Strömungsrichtung im Kanal schräg gerichtet.
  • Der Wiedereinströmungseffekt des Labyrinthmassenstromes in den Hauptkanal kann dadurch verbessert werden, das die in den Axialspalt mündenden Labyrinth-Austritte zwischen den Laufschaufeldeckplatten einer Stufe und den Leitschaufelfüssen der darauf folgenden Stufe sowie zwischen den Leitschaufeldeckplatten und den Laufschaufelfüssen einer gleichen Stufe in der allgemeinen, im Schaufelkanal herrschenden Strömungsrichtung verlaufen. Die Labyrinthkammer nach dem letzten Dichtspalt ist zudem verkleinert, um zusätzliche Verluste zu vermeiden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Niederdruck-Dampfturbinen und Hochdruck-Dampfturbinen schematisch dargestellt. Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung der Arbeitsmedien ist mit Pfeilen bezeichnet.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Teillängsschnitt einer Niederdruck-Dampfturbine mit Deckplattendichtung;
    Fig. 2
    eine Ausführungsvariante der Rotorpartie in der Ebene einer im Stator angeordneten Entnahmestelle;
    Fig. 3
    einen Teillängsschnitt einer Turbine mit Deckplattendichtung;
    Fig. 4
    einen Teillängsschnitt einer Turbine mit Spitzendichtung;
    Fig. 5
    einen Teillängsschnitt einer Niederdruck-Dampfturbine nach Fig. 1 mit einer Kanalkonturvariante.
    Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Gemäss Figur. 1 sind die ersten 3 , aus je einer Leitreihe Le und einer Laufreihe La bestehenden Stufen einer Niederdruckbeschaufelung dargestellt. Die mit ihren Füssen 21 in Eindrehungen des Rotors 9 eingesetzten Laufschaufeln La1, La2 und La3 sind an ihren Schaufelenden mit Deckplatten 16 versehen. Die radial äusseren Konturen der Deckplatten sind je nach Laufreihe geometrisch unterschiedlich gestuft. Unter Bildung von Labyrinthen 15 dichten sie mit ihren Stufen gegen Dichtstreifen, welche im Stator 9 auf geeignete Art angeordnet sind. Die mit ihren Füssen 13 in Eindrehungen des Stators 8 eingesetzten Leitschaufeln Le1, Le2 und Le3 sind an ihren Schaufelenden mit Deckplatten 20 versehen. Die radial inneren Konturen der Deckplatten sind je nach Leitreihe geometrisch unterschiedlich gestuft. Unter Bildung von Labyrinthen 19 dichten sie mit ihren Stufen gegen Dichtstreifen, welche im Rotor 9 auf geeignete Art angeordnet sind. Zwischen der ersten und der zweiten Stufe ist im Stator 8 eine radial auswärts gerichtete Entnahme 30 vorgesehen.
  • Der durchströmte Kanal 50 hat als Ausgangslage die konisch verlaufende äussere Kontur 51 am Stator und die zylindrisch verlaufende innere Kontur 52 am Rotor. Beides ist indes nicht zwingend. Unabhängig vom tatsächlichen Verlauf der Wandungen wird in jedem Fall die äussere strömungsbegrenzende Kontur 10 im Bereich des Laufschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Deckplatte 16 der Laufschaufeln La1, La2, La3 und im Bereich des Leitschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Fussplatte 13 der Leitschaufeln Le1, Le2, Le3 gebildet. Desgleichen wird die innere strömungsbegrenzende Kontur 11 des durchströmten Kanals im Bereich des Laufschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Fussplatte 21 der Laufschaufeln La1, La2, La3 und im Bereich des Leitschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Deckplatte 20 der Leitschaufeln Le1, Le2, Le3 gebildet. Unmittelbar stromaufwärts der Deckplatten 16, 20 befinden sich Axialspalte 18 (am Stator) und 23 (am Rotor), welche die Labyrinth-Eintritte 40 (am Stator) und 41 (am Rotor) darstellen. Unmittelbar stromabwärts dieser Deckplatten 16, 20 befinden sich Axialspalte 26 (am Stator) und 25 (am Rotor), welche die Labyrinth-Austritte 42 (am Stator) und 43 (am Rotor) darstellen. In der Regel werden die genannten Spalte anderseits begrenzt durch Stator- und Rotorteile, welche die Strömungsführung in den nichtbeschaufelten Ebenen übernehmen.
  • Gemäss der Erfindung ist der Kanal 50 nunmehr am Stator und/oder am Rotor mit abgeknickter Kontur ausgeführt, wobei die Kontur folgendermassen zustande kommt:
  • Zunächst ist sowohl die strömungsbegrenzende rotorseitige Wand 11 als auch die statorseitige Wand 10 des durchströmten Kanals unmittelbar am Austritt der Laufschaufeln La1, La2, La3 mit einem Knickwinkel A, AA versehen. Dieser Knickwinkel ist so bemessen, dass die Abströmung aus den Laufschaufeln bezüglich Totaldruck und Abströmwinkel homogenisiert wird. Im Beispielsfall bedeutet dies, dass sowohl statorseitig als auch rotorseitig die gezeigten Winkel A und AA als positiv definiert werden. Die abgeknickten Wandteile verlaufen radial nach aussen, d.h. sie sind von der nicht gezeigten Maschinenachse weggerichtet.
  • Der Wahl der Knickwinkel liegen folgende Überlegungen zugrunde: Am Austritt der Laufschaufeln liegt eine divergente Strömung vor, eventuell mit Gegendrall an der Nabe und Mitdrall am Zylinder. Zumindest weist die Strömung in der radial äusseren Zone eine wesentlich höhere Energie auf als in der radial inneren Zone, was sich in Form von wesentlich höheren Totaldrücken in der radial äusseren Zone manifestiert. Mit der Knickwinkel-Idee gilt es nun, eine möglichst geringe Totaldruck-und Abströmwinkel-Inhomogenität über der Schaufelhöhe zu erzielen. Die Gleichung für das radiale Gleichgewicht lehrt, dass dies in erster Linie über die Meridiankrümmung der Stromlinien errreicht werden kann. Diese muss also primär beeinflusst werden durch Anpassung des Knickwinkels. Mit dieser Überlegung ist der positive Knickwinkel AA der inneren Begrenzungswand im Prinzip festgelegt, wobei eine Totaldruckerhöhung in diesem Bereich erzielt wird. Die gleichen Überlegungen führen zum Knickwinkelverlauf A der äusseren Begrenzungswand. Eine homogene Totaldruckverteilung lässt sich hier nur dann erzielen, wenn der entsprechende Knickwinkel A gegenüber der konischen Kontur des Kanals in jedem Fall nach aussen öffnet, also ebenfalls einen positiven Wert annimmt. Hierbei wird die gewünschte Totaldruckerniedrigung in diesem Bereich erzielt.
  • Eine vollständige Umsetzung dieser Knickwinkel-Idee setzt eine saubere Führung der Strömung über einen Bereich von a/t = 0,5 voraus. Hierin bedeuten a der Abstand zwischen Laufschaufelaustritt und Leitschaufeleintritt der folgenden Stufe bedeutet und t die Schaufelteilung. Dies erfolgt aus der Erkenntnis, dass sich bei a/t = 0,5 langsam die von der Schaufelzirkulation herrührenden Strömungsinhomogenitäten verlieren. Eine saubere Führung der Strömung am Laufschaufelaustritt ist indes schwierig. Denn wie oben erwähnt, befindet sich unmittelbar stromabwärts der Deckplatte 16 in der Regel der Axialspalt 26 für den Labyrinth-Austritt 42 und stromabwärts der Fussplatte 21 befindet sich in der Regel der Axialspalt 23 für den Labyrinth-Eintritt 41. Abhilfe schafft hier die Massnahme, dass zum einen die mit dem Knickwinkel A versehene Wand 10 am Austritt der Laufschaufel als Verlängerung 17 der Deckplatte 16 ausgebildet ist. Zum andern wird die mit dem Knickwinkel AA versehene Wand am Austritt der Laufschaufel als Verlängerung 22 der Fussplatte 21 ausgebildet. Sie erstreckt sich bis in den Axialspalt 23 zwischen verlängerter Laufschaufel-Fussplatte und folgender Leitschaufel-Deckplatte 20. Auch wenn die Bedingung a/t = 0,5 nicht vollständig realisiert werden kann, so werden auch bei richtiger Winkelwahl mit kleineren Werten a/t bereits messbare Ergebnisse erzielt. Wichtig ist vor allem, dass die ununterbrochene metallische Führung der abgeknickten Wandteile 17 und 22 soweit wie möglich verläuft, d.h. dass die auf die Wandteile folgenden Axialspalte 26 (aussen) und 23 (innen) möglichst weit stromabwärts des Laufschaufelaustritts verlegt werden. Insbesondere im Bereich der Laufschaufeldeckplatte wird die überaus wichtige Abströmung somit von schädlichen Querströmeffekten geschützt.
  • Eine besondere Massnahme, um die Labyrinthströmung sowohl am Stator als auch Rotor zu vermindern, besteht nun erfindungsgemäss darin, dass die strömungsbegrenzenden Wandungen 10, 11 zumindest annähernd im Eintrittsbereich der Leitschaufeln Le2, Le3 der folgenden Stufe mit einem Gegenknickwinkel B, BB versehen sind. Zweckmässigerweise setzt dieser Gegenknick bereits in der Spaltmitte der jeweilgen Axialspalte 26 (aussen) und 23 (innen) an. Entsprechend ihrer Bezeichnung "Gegen"-Knickwinkel sind die Werte beider Winkel B und BB in diesem Fall negativ, d.h. die anschliessenden Wandteile sind gegenüber den positiv abgeknickten Wandteilen 17 und 22 einwärts gerichtet. Aussen am Stator wird dabei eine Druckerhöhung am Austritt 42 des Labyrinthes 15 erzielt. Innen am Rotor wird hingegen eine Druckerniedrigung am Eintritt 41 des Labyrinthes 19 erzielt. Beide Massnahmen bewirken ein reduziertes Druckgefälle über den entsprechenden Labyrinthen und somit geringere Labyrinth-Massenströme.
  • Es gilt nun, die zweifach geknickten Wandungen wieder in die ursprüngliche Kanalkontur zu überführen, wobei hier weitere Massnahmen gewählt werden, um die Labyrinthströmung sowohl am Stator als auch Rotor noch weiter zu vermindern.
  • Aussen wird nun die mit dem Gegenknickwinkel B versehene Wand im Fussbereich der stromabwärts gelegenen Leitschaufel Le2, Le3 anschliessend an den Gegenknickwinkel wieder radial einwärts geführt. Darüberhinaus wird sie am Leitschaufelaustritt mit einer Verlängerung 14 versehen. Der radial einwärtige Verlauf wird so gewählt, dass die resultierende strömungsbegrenzende Wandung, welche zwischen verlängertem Leitschaufelfuss und darauffolgender Laufschaufeldeckplatte 16 durch den Axialspalt 18 unterbrochen ist, zumindest annähernd in der Ebene des Laufschaufel-Eintritts dieser folgenden Stufe einen Schnittpunkt P mit der urprünglichen geraden Kanalkontur 51 aufweist. Aus der Zeichnung ist erkennbar, dass die Verlängerung 14 mit der ursprünglichen Kanalkontur 51, welche an der dem Kanal zugekehrten Seite der Deckplatte 16 der folgenden Laufschaufel vorherrscht, wiederum einen nach aussen öffnenden, positivem Winkel bildet. Zweckmässigerweise wird auch diese Knicksstelle in die Mitte des Axialspaltes 18 verlegt. Die Folge davon ist eine Druckminderung am Eintritt 40 des Labyrinthes 15. Diese Druckminderung am Labyrinth-Eintritt bewirkt wie die Drucksteigerung am Labyrinth-Austritt ein Reduzierung des Druckgefälles über den Dichtstellen.
  • Entsprechend wird innen an der Nabe verfahren. Die in ihrem Eintrittsbereich mit dem Gegenknickwinkel BB versehene Wand an der Deckplatte 20 der Leitschaufel verläuft anschliessend an den Gegenknickwinkel wieder radial einwärts. Auch sie ist am Leitschaufelaustritt mit einer Verlängerung 24 versehen. Die resultierende strömungsbegrenzende Wandung, welche zwischen verlängerter Leitschaufeldeckplatte und darauffolgender Laufschaufelfussplatte 21 durch den Axialspalt 25 unterbrochen ist, wird so gerichtet, dass sie zumindest annähernd in der Ebene des Laufschaufel-Eintritts einen gemeinsamen Punkt PP mit der urprünglichen geraden Kanalkontur 52 aufweist. Aus der Zeichnung ist weiderum erkennbar, dass die Verlängerung 24 mit der ursprünglichen Kanalkontur 52, welche an der dem Kanal zugekehrten Seite der Fussplatte 21 der folgenden Laufschaufel vorherrscht, wiederum einen nach aussen öffnenden, positivem Winkel bildet. Auch diese Knicksstelle wird mit Vorteil in die Mitte des Axialspaltes 25 verlegt. Die Folge davon ist eine Drucksteigerung am Austritt 43 des Labyrinthes 19. Diese Drucksteigerung am Labyrinth-Austritt bewirkt wie die Druckminderung am Labyrinth-Eintritt ein Reduzierung des Druckgefälles über den Dichtstellen.
  • Die bisher beschriebene Kanalgestaltung bietet nun die Möglichkeit zu einer weiteren Verminderung der Labyrinthströmung.
  • Dadurch, dass statorseitig die Fussplatte 13 der Leitschaufel mit der Verlängerung 14 versehen ist, können die Labyrinth-Eintritte 40 zwischen den Leitschaufelfüssen 13 und den Laufschaufeldeckplatten 16 der gleichen Stufe entgegen der allgemeinen Strömungsrichtung im Kanal schräg gerichtet werden. Hierzu müssen lediglich die Fussplatte der Leitschaufel austrittseitig und das Deckband der Laufschaufel eintrittsseitig entsprechend konfiguriert werden. Diese Schrägstellung des Einlaufs erschwert die Einströmung zum Labyrinth 15.
  • Da analog hierzu rotorseitig die Fussplatte 21 der Laufschaufel mit der Verlängerung 22 versehen ist, können auch die Labyrinth-Eintritte 41 zwischen den Laufschaufelfüssen 21 und den Leitschaufeldeckplatten 20 der folgenden Stufe entgegen der allgemeinen Strömungsrichtung im Kanal schräg gerichtet werden. Hierzu müssen lediglich die Fussplatte der Laufschaufel austrittseitig und das Deckband der Leitschaufel eintrittsseitig entsprechend konfiguriert werden. Diese Schrägstellung des Einlaufs erschwert die Einströmung zum Labyrinth 19.
  • Weiterhin sind Massnahmen getroffen, welche die Wiedereinströmung des Labyrinthmassenstromes erheblich verbessern.
  • So verläuft einerseits aussen der in den Axialspalt 26 mündende Labyrinth-Austritt 42 zwischen der Laufschaufeldeckplatte 16 einer Stufe und dem Leitschaufelfuss 13 der darauf folgenden Stufe in der allgemeinen, im Kanal 50 herrschenden Strömungsrichtung. Der Labyrinth-Austritt 42 ist radial so eng wie möglich gehalten, um unnötige Dissipation zu vermeiden. Infolge der Verlängerung 17 der Deckplatte kann die Abströmung aus dem Labyrinth möglichst nahe am folgenden Leitschaufeleintritt erfolgen.
  • Desgleichen verläuft auch innen der in den Axialspalt 25 mündende Labyrinth-Austritt 43 zwischen der Leitschaufeldeckplatte 20 und dem Laufschaufelfuss 21 einer gleichen Stufe schräg in der allgemeinen, im Kanal 50 herrschenden Strömungsrichtung. Um schädliche Wirbelkammern, in denen Energie dissipiert werden könnte, am Austritt der Labyrinthe 43 zu vermeiden, ist die Rotorpartie an den entsprechenden Stellen mit Erhebungen 44 versehen, welche einen strömungsmässig günstigen Austritt erlauben.
  • Spezielle Vorkehrungen sind in der Ebene der oben erwähnten Entnahmestelle 30 zu treffen. Die strömungsbegrenzende Wandung 31 des Stators unmittelbar stromaufwärts der Leitschaufeln Le2 wird als Teil der mit dem Gegenknickwinkel B versehenen Wand ausgebildet. Rotorseitig kann in der Ebene der Entnahmestelle 30 die strömungsbegrenzende Wandung 32 des Rotors 9 unmittelbar stromabwärts der Laufschaufeln La1 als mit dem Knickwinkel AA versehene Wand ausgebildet werden.
  • Eine Ausführungsvariante hierzu wird in Fig. 2 gezeigt. Rotorseitig wird hier in der Ebene der Entnahmestelle 30 die Laufschaufel La1 mit der oben beschriebenen Verlängerung 22 ausgerüstet, während die Deckplatte 20' der stromabwärts gelegenen Leitschaufel Le2 mit einer eintrittsseitigen Verlängerung 33 versehen, welche auch die Partie mit dem Gegenknickwinkel BB umfasst.
  • Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Hochdruckbeschaufelung mit Deckplattendichtung, in welcher der durchströmte Kanal 50 nur eine sehr schwache Konizität aufweist. Dargestellt sind 2 Stufen mit je einer Leitreihe Le und einer Laufreihe La. Die funktionsgleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Erkennbar sind die 3 Knickstellen X, Y, Z sowohl aussen am Zylinder als auch innen an der Nabe. In den Knickstellen X verlaufen die Wandungen 10 und 11 mit den Knickwinkeln A respektiv AA; in den Knickstellen Y mit den Gegenknickwinkeln B respektiv BB. Die Knickstellen Y und Z sind wieder mit Vorteil in die jeweilige Spaltmitte verlegt. Ferner ist erkennbar, dass auch die andern oben beschriebenen Massnahmen wie die Schräge der nicht näher bezeichneten Labyrinth-Eintritte und die strömungskonforme Ausbildung der Labyrinth-Austritte bei einer solchen Beschaufelung realisiert werden können.
  • Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Beschaufelung, in welcher die Schaufelenden der Laufschaufeln La1, La2, La3 mit der Spitze gegen die strömungsbegrenzenden Wandungen 10 des durchströmten Kanals 50 dichten. Ausserhalb des beschaufelten Bereiches werden diese Wandungen 10 durch die kanalseitige Innenwand des Stators gebildet. Die mit dem postiven Knickwinkel A versehene Wand am Laufschaufel-Austritt der betrachteten Stufe verläuft in Ihrer Längserstreckung zunächst radial auswärts in öffendem Sinn. Die mit dem negativen Gegenknickwinkel B versehene Wand ist statorseitig von den, dem durchströmten Kanal zugekehrten Fussplatten 13 der Leitschaufeln Le2, Le3, Le4 der folgenden Stufe gebildet. Anschliessend an den mit Gegenknickwinkel versehene Wandteil verläuft die Wand radial einwärts so , dass sie zumindest annähernd in der Ebene des Laufschaufel-Eintritts dieser folgenden Stufe einen gemeinsamen Punkt P mit der urprünglichen geraden äusseren Kanalkontur 51 aufweist.
  • Auch die Schaufelenden der Leitschaufeln Le2, Le3, Le4 dichten mit der Spitze gegen die strömungsbegrenzenden Wandungen 11 des durchströmten Kanals 50. Rotorseitig wird die mit dem Knickwinkel AA und dem Gegenknickwinkel BB versehene Wand 11 von der Rotoroberfläche gebildet. Die mit dem postiven Knickwinkel AA versehene Wand am Laufschaufel-Austritt der betrachteten Stufe verläuft in Ihrer Längserstreckung zunächst radial auswärts. Die mit dem negativen Gegenknickwinkel BB versehene Wand verläuft anschliessend an den Gegenknickwinkel so, dass sie zumindest annähernd in der Ebene des Laufschaufel-Eintritts dieser folgenden Stufe einen gemeinsamen Punkt PP mit der urprünglichen geraden Kanalkontur 52 aufweist.
  • Fig. 5 zeigt die 2 letzten Stufen der in Fig.1 gezeigten ND-Turbine mit einer Ausführungsvariante der Kanalkontur. Die Gegenknickwinkel werden hier durch Einführung von gekrümmten Konturen im Bereich der Leitschaufeln reduziert. Mit diesen gekrümmten Konturen lässt sich auch eine Reduktion des Plusdruckes in P sowie eine Steigerung des Minusdruckes in PP erzielen.
  • Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die neue Idee kann z.B. nur am Stator oder - im Falle einer Deckplattenbeschaufelung - nur nach den Laufreihen verwirklicht werden, wenn beispielsweise Platzprobleme bestehen. Sie ist grundsätzlich bei allen Turbomaschinen anwendbar. Bei den bisherigen Beispielen wurde angenommen, dass der Totaldruck von der Nabe zum Zylinder zunimmt. Je nach Basisauslegung beziehungsweise Betriebspunkt, für den die Beschaufelung optimiert ist, kann der Totaldruckverlauf anders sein. Massgebend ist in jedem Fall, dass durch Anordnung von richtig dimensionierten und gerichteten Knickwinkeln in der Meridiankontur nach den Laufrädern der Totaldruckverlauf sowie der Abströmwinkelverlauf positiv beeinflusst werden kann, wobei positiv hier für Homogenisierung steht. Dabei sind ungestörte Wandflächen mit einer Mindestlänge von a/t = 0,5 anzustreben. Wird dies realisiert, so erreicht man neben der angestrebten Totaldruck-Homogenisierung desweiteren, dass das Strömungsfeld, welches am Laufschaufelaustritt zirkulationsbedingt stark inhomogen ist, gegen schädliche Quereinflüsse abgeschirmt ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 8
    Stator
    9
    Rotor
    10
    statorseitige strömungsbegrenzende Wand
    11
    rotorseitige strömungsbegrenzende Wand
    13
    Fussplatte der Leitschaufeln Le
    14
    Verlängerung von 13
    15
    Laufschaufel-Labyrinth
    16
    Deckplatte der Laufschaufel La
    17
    Verlängerung von 16
    18
    Axialspalt zwischen 14 und 16
    19
    Leitschaufel-Labyrinth
    20
    Deckplatte der Leitschaufel Le
    20'
    Deckplatte der Leitschaufel Le2'
    21
    Fussplatte der Laufschaufel La
    22
    Verlängerung von 21
    23
    Axialspalt zwischen 22 und 20
    24
    Verlängerung von 20
    25
    Axialspalt zwischen 20 und 21
    26
    Axialspalt zwischen 17 und 13
    30
    Entnahme
    31
    strömungsbegrenzende Wandung statorseitig nach Entnahme
    32
    strömungsbegrenzende Wandung rotorseitig nach Entnahme
    33
    eintrittsseitige Verlängerung der Le-Deckplatte
    40
    Labyrinth-Eintritt aussen
    41
    Labyrinth-Eintritt innen
    42
    Labyrinth-Austritt aussen
    43
    Labyrinth-Austritt innen
    44
    Erhebungen am Rotor
    50
    durchströmter Kanal
    51
    äussere Kanalkontur
    52
    innere Kanalkontur
    La1, La2
    Laufschaufeln
    Le1, Le2
    Leitschaufeln
    A
    Knickwinkel aussen
    AA
    Knickwinkel innen
    B
    Gegenknickwinkel aussen
    BB
    Gegenknickwinkel innen
    P
    Intersektion mit gerader äusserer Kanalkontur
    PP
    Intersektion mit gerader innerer Kanalkontur

Claims (13)

  1. Mehrstufige Beschaufelung einer axial durchströmten Turbomaschine,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die rotorseitige und/oder statorseitige strömungsbegrenzende Wand (10, 11) des durchströmten Kanals unmittelbar am Austritt der Laufschaufeln (La1, La2, La3) mit einem Knickwinkel (A, AA) versehen ist, welcher so bemessen ist, dass die Abströmung aus den Laufschaufeln bezüglich Totaldruck und Abströmwinkel homogenisiert wird und
    und dass diese Wand (10, 11) zumindest annähernd im Eintrittsbereich der Leitschaufeln (Le2, Le3) der folgenden Stufe mit einem Gegenknickwinkel (B, BB) versehen ist.
  2. Mehrstufige Beschaufelung nach Anspruch 1, bei welcher die Schaufelenden der Laufschaufeln (La1, La2, La3) mit der Spitze gegen die strömungsbegrenzenden Wandungen des durchströmten Kanals (50) dichten,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mit dem Gegenknickwinkel (B) versehene Wand statorseitig von den, dem durchströmten Kanal zugekehrten Fussplatten (13) der Leitschaufeln (Le2, Le3, Le4) der folgenden Stufe gebildet ist und anschliessend an den Gegenknickwinkel so verläuft, dass sie zumindest annähernd in der Ebene des Laufschaufel-Eintritts dieser folgenden Stufe einen gemeinsamen Punkt (P) mit der urprünglichen geraden äusseren Kanalkontur (51) aufweist.
  3. Mehrstufige Beschaufelung nach Anspruch 2, bei welcher die Schaufelenden der Leitschaufeln (Le2, Le3, Le4) mit der Spitze gegen die strömungsbegrenzenden Wandungen des durchströmten Kanals dichten, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die mit dem Knickwinkel (AA) und dem Gegenknickwinkel (BB) versehene Wand (11) rotorseitig von der Rotoroberfläche gebildet ist,
    - dass die mit dem Knickwinkel (AA) versehene Wand am Laufschaufel-Austritt der betrachteten Stufe in Ihrer Längserstreckung zunächst radial auswärts verläuft,
    - und dass die mit dem Gegenknickwinkel (BB) versehene Wand anschliessend an den Gegenknickwinkel so verläuft, dass sie zumindest annähernd in der Ebene des Laufschaufel-Eintritts dieser folgenden Stufe einen gemeinsamen Punkt (PP) mit der urprünglichen geraden Kanalkontur (52) aufweist.
  4. Mehrstufige Beschaufelung nach Anspruch 1, bei welcher die Schaufelenden der Laufschaufeln (La1, La2, La3) über eine mit Labyrinthen (15) versehene Deckplatte (16) gegen den Stator (8) dichten, wobei die strömungsbegrenzende Kontur des durchströmten Kanals im Bereich des Laufschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Deckplatte (16) der Laufschaufeln (La1, La2, La3) und im Bereich des Leitschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Fussplatte (13) der Leitschaufeln (Le1, Le2, Le3) gebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mit dem Knickwinkel (A) versehene Wand (10) am Austritt der Laufschaufel als Verlängerung (17) der Deckplatte (16) ausgebildet ist.
  5. Mehrstufige Beschaufelung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mit dem Gegenknickwinkel (B) versehene Wand im Fussbereich der stromabwärts gelegenen Leitschaufel (Le2, Le3) anschliessend an den Gegenknickwinkel wieder radial einwärts verläuft, und dass sie am Leitschaufelaustritt mit einer Verlängerung (14) versehen ist,
    so dass die resultierende strömungsbegrenzende Wandung, welche zwischen verlängertem Leitschaufelfuss und darauffolgender Laufschaufeldeckplatte (16) durch einen Axialspalt (18) unterbrochen ist, zumindest annähernd in der Ebene des Laufschaufel-Eintritts dieser folgenden Stufe einen gemeinsamen Punkt (P) mit der urprünglichen geraden Kanalkontur (51) aufweist.
  6. Mehrstufige Beschaufelung nach Anspruch 4, bei welcher im Bereich zwischen den Laufschaufeln einer Stufe und den Leitschaufeln der darauffolgenden Stufe im Stator (8) zumindest annähernd radial gerichtete Entnahmestellen (30) angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die strömungsbegrenzende Wandung (31) des Stators unmittelbar stromaufwärts der Leitschaufeln als Teil der mit dem Gegenknickwinkel (B) versehenen Wand ausgebildet ist.
  7. Mehrstufige Beschaufelung nach Anspruch 1, bei welcher die Schaufelenden der Leitschaufeln (Le2, Le3) über eine mit Labyrinthen (19) versehene Deckplatte (20) gegen den Rotor (9) dichten, wobei die strömungsbegrenzende Kontur des durchströmten Kanals im Bereich des Laufschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Fussplatte (21) der Laufschaufeln (La1, La2, La3) und im Bereich des Leitschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Deckplatte (20) der Leitschaufeln (Le2, Le3) gebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mit dem Knickwinkel (AA) versehene Wand am Austritt der Laufschaufel als Verlängerung (22) der Fussplatte (21) ausgebildet ist und sich bis in den Axialspalt (23) zwischen verlängerter Fussplatte der Laufschaufel und Deckplatte (20) der stromabwärts gelegenen Leitschaufel erstreckt.
  8. Mehrstufige Beschaufelung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die in ihrem Eintrittsbereich mit dem Gegenknickwinkel (BB) versehene Wand in der Deckplatte (20) der stromabwärts gelegenen Leitschaufel anschliessend an den Gegenknickwinkel wieder radial einwärts verläuft, und
    dass sie am Leitschaufelaustritt mit einer Verlängerung (24) versehen ist,
    so dass die resultierende strömungsbegrenzende Wandung, welche zwischen verlängerter Leitschaufeldeckplatte und darauffolgender Laufschaufelfussplatte (21) durch einen Axialspalt (25) unterbrochen ist, zumindest annähernd in der Ebene des Laufschaufel-Eintritts dieser folgenden Stufe einen gemeinsamen Punkt (PP) mit der urprünglichen geraden Kanalkontur (52) aufweist.
  9. Mehrstufige Beschaufelung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass rotorseitig in der Ebene der Entnahmestelle (30) die strömungsbegrenzende Wandung (32) des Rotors (9) unmittelbar stromabwärts der Laufschaufeln als mit dem Knickwinkel (AA) versehene Wand ausgebildet ist.
  10. Mehrstufige Beschaufelung nach den Ansprüchen 6 und 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass rotorseitig in der Ebene der Entnahmestelle (30) die Deckplatte (20') der stromabwärts gelegenen Leitschaufel mit einer eintrittsseitigen Verlängerung (33) versehen ist.
  11. Mehrstufige Beschaufelung nach den Ansprüchen 5 und 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Labyrinth-Eintritte (40,41) zwischen den Leitschaufelfüssen (13) und den Laufschaufeldeckplatten (16) einer gleichen Stufe sowie zwischen den Laufschaufelfüssen (21) einer Stufe und den Leitschaufeldeckplatten (20) der folgenden Stufe entgegen der allgemeinen Strömungsrichtung im Kanal schräg verlaufen.
  12. Mehrstufige Beschaufelung nach den Ansprüchen 5 und 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die in den Axialspalt (26, 25) mündenden Labyrinth-Austritte (42, 43) zwischen den Laufschaufeldeckplatten (16) einer Stufe und den Leitschaufelfüssen (13) der darauf folgenden Stufe sowie zwischen den Leitschaufeldeckplatten (20) und den Laufschaufelfüssen (21) einer gleichen Stufe in der allgemeinen, im Kanal (50) herrschenden Strömungsrichtung verlaufen.
  13. Mehrstufige Beschaufelung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Labyrinth-Austritte (42, 43) verengt sind.
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US08/818,978 US5791873A (en) 1996-04-01 1997-03-14 Multi-stage blade system
JP08249797A JP4180131B2 (ja) 1996-04-01 1997-04-01 多段式の翼構造

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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0894945A2 (de) 1997-07-29 1999-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Turbine, sowie Turbinenschaufeln
EP0894944A1 (de) * 1997-07-29 1999-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenbeschaufelung
EP0943784A1 (de) 1998-03-19 1999-09-22 Asea Brown Boveri AG Konturierter Kanal einer axialen Strömungsmaschine
EP0982475A1 (de) 1998-08-28 2000-03-01 Asea Brown Boveri AG Beschaufelung einer axial durchströmten Turbomaschine mit Deckbändern
WO2001081731A1 (de) * 2000-04-20 2001-11-01 Alstom (Switzerland) Ltd Dampfturbine mit einem einem rotor und/oder einem stator zugeordneten schaufelträger
US6575693B2 (en) 2000-06-23 2003-06-10 Alstom (Switzerland) Ltd Labyrinth seal for rotating shaft
EP1898054A1 (de) * 2006-08-25 2008-03-12 ALSTOM Technology Ltd Gasturbine
WO2009016657A1 (en) 2007-07-27 2009-02-05 Ansaldo Energia S.P.A. Steam turbine stage
WO2011054341A3 (de) * 2009-11-07 2011-07-07 Mtu Aero Engines Gmbh Dichtanordnung für eine gasturbine und eine derartige gasturbine
EP2003292A3 (de) * 2007-06-14 2012-04-04 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Schaufeldeckband mit Überstand
DE102011076804A1 (de) * 2011-05-31 2012-12-06 Honda Motor Co., Ltd. Innenumfangsflächenform eines Axialverdichtergehäuses
EP3043022A1 (de) 2014-12-12 2016-07-13 MTU Aero Engines GmbH Strömungsmaschine mit ringraumerweiterung und schaufel

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0678045B2 (ja) * 1985-07-03 1994-10-05 株式会社日立製作所 自動車用空調装置のエアミツクスドア制御装置
JPH10184304A (ja) * 1996-12-27 1998-07-14 Toshiba Corp 軸流タービンのタービンノズルおよびタービン動翼
DE102005046721B3 (de) * 2005-09-29 2006-10-26 Siemens Ag Verfahren zur Steuerung der Kondensation von Flüssigkeiten in einer Dampfturbine und zugehörige Dampfturbine
JP5172424B2 (ja) * 2008-03-28 2013-03-27 株式会社東芝 軸流タービン
JP5308077B2 (ja) * 2008-06-10 2013-10-09 三菱重工業株式会社 タービンおよびタービン動翼
WO2011070636A1 (ja) 2009-12-07 2011-06-16 三菱重工業株式会社 タービンおよびタービン動翼
JP5574825B2 (ja) * 2010-05-26 2014-08-20 三菱重工業株式会社 シール構造、これを備えたタービン機械およびこれを備えた発電プラント
JP5591042B2 (ja) 2010-09-17 2014-09-17 三菱重工業株式会社 タービン
KR101230264B1 (ko) 2010-11-30 2013-02-06 두산중공업 주식회사 원주방향 유동각을 갖는 가스터빈 연소기
JP2012211527A (ja) * 2011-03-30 2012-11-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン
US8936431B2 (en) * 2012-06-08 2015-01-20 General Electric Company Shroud for a rotary machine and methods of assembling same
RU2673977C2 (ru) 2014-08-29 2018-12-03 Сименс Акциенгезелльшафт Проточная часть компрессора с регулируемым сужением, предназначенная для газотурбинного двигателя
DE102015206384A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-13 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Deckbandanordnung einer Schaufelreihe von Stator- oder Rotorschaufeln
US20180347403A1 (en) * 2017-05-31 2018-12-06 General Electric Company Turbine engine with undulating profile

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE216525C (de) *
DE338916C (de) * 1917-09-25 1921-10-05 Karl Roeder Dr Abstands- oder Zwischenstuecke fuer mehrstufige Turbinen
DE579989C (de) * 1933-07-04 Karl Roeder Dr Ing Kopfringlose Beschaufelung fuer axialbeaufschlagte Dampf- oder Gasturbinen
US2392673A (en) * 1943-08-27 1946-01-08 Gen Electric Elastic fluid turbine
US2846137A (en) * 1955-06-03 1958-08-05 Gen Electric Construction for axial-flow turbomachinery
GB2075130A (en) * 1980-04-28 1981-11-11 United Technologies Corp Axial flow compressor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE216525C (de) *
DE579989C (de) * 1933-07-04 Karl Roeder Dr Ing Kopfringlose Beschaufelung fuer axialbeaufschlagte Dampf- oder Gasturbinen
DE338916C (de) * 1917-09-25 1921-10-05 Karl Roeder Dr Abstands- oder Zwischenstuecke fuer mehrstufige Turbinen
US2392673A (en) * 1943-08-27 1946-01-08 Gen Electric Elastic fluid turbine
US2846137A (en) * 1955-06-03 1958-08-05 Gen Electric Construction for axial-flow turbomachinery
GB2075130A (en) * 1980-04-28 1981-11-11 United Technologies Corp Axial flow compressor

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0894945A2 (de) 1997-07-29 1999-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Turbine, sowie Turbinenschaufeln
EP0894944A1 (de) * 1997-07-29 1999-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenbeschaufelung
US5997249A (en) * 1997-07-29 1999-12-07 Siemens Aktiengesellschaft Turbine, in particular steam turbine, and turbine blade
EP0894945A3 (de) * 1997-07-29 2000-07-12 Siemens Aktiengesellschaft Turbine, sowie Turbinenschaufeln
EP0943784A1 (de) 1998-03-19 1999-09-22 Asea Brown Boveri AG Konturierter Kanal einer axialen Strömungsmaschine
EP0982475A1 (de) 1998-08-28 2000-03-01 Asea Brown Boveri AG Beschaufelung einer axial durchströmten Turbomaschine mit Deckbändern
DE10019546B4 (de) * 2000-04-20 2016-04-07 Alstom Technology Ltd. Dampfturbine mit einem einem Rotor und/oder einem Stator zugeordneten Schaufelträger
WO2001081731A1 (de) * 2000-04-20 2001-11-01 Alstom (Switzerland) Ltd Dampfturbine mit einem einem rotor und/oder einem stator zugeordneten schaufelträger
US6575693B2 (en) 2000-06-23 2003-06-10 Alstom (Switzerland) Ltd Labyrinth seal for rotating shaft
EP1898054A1 (de) * 2006-08-25 2008-03-12 ALSTOM Technology Ltd Gasturbine
US8182211B2 (en) 2006-08-25 2012-05-22 Alstom Technology Ltd. Turbo machine
EP2003292A3 (de) * 2007-06-14 2012-04-04 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Schaufeldeckband mit Überstand
WO2009016657A1 (en) 2007-07-27 2009-02-05 Ansaldo Energia S.P.A. Steam turbine stage
US8602729B2 (en) 2007-07-27 2013-12-10 Ansaldo Energia S.P.A. Steam turbine stage
WO2011054341A3 (de) * 2009-11-07 2011-07-07 Mtu Aero Engines Gmbh Dichtanordnung für eine gasturbine und eine derartige gasturbine
DE102011076804A1 (de) * 2011-05-31 2012-12-06 Honda Motor Co., Ltd. Innenumfangsflächenform eines Axialverdichtergehäuses
DE102011076804B4 (de) 2011-05-31 2019-04-25 Honda Motor Co., Ltd. Innenumfangsflächenform eines Lüftergehäuses eines Axialverdichters
EP3043022A1 (de) 2014-12-12 2016-07-13 MTU Aero Engines GmbH Strömungsmaschine mit ringraumerweiterung und schaufel
DE102014225689A1 (de) 2014-12-12 2016-07-14 MTU Aero Engines AG Strömungsmaschine mit Ringraumerweiterung und Schaufel
US10570743B2 (en) 2014-12-12 2020-02-25 MTU Aero Engines AG Turbomachine having an annulus enlargment and airfoil

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