CH104164A - Leit- oder Laufschaufeln für Kreiselmaschinen, insbesondere Wasser-, Dampf- und Gasturbinen. - Google Patents
Leit- oder Laufschaufeln für Kreiselmaschinen, insbesondere Wasser-, Dampf- und Gasturbinen.Info
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Description
Feit- oder Laufschaufeln für Kreiselmaschinen, insbesondere Wasser-, Dampf- und Gasturbinen. Zwecks Erzielung eines günstigen hydrau lischen Wirkungsgrades sind die Schaufeln der Leit- und Laufräder von Kreiselmaschinen, beispielsweise von Wasser-, Dampf- und Gas turbinen so zu formen, dass möglichst, kleine Verluste infolge Wirbelbildung und Schaufel reibung entstehen. Da insbesondere der Ver lust durch Wirbelbildung eine grosse Rolle spielt, so ging das Bestreben stets dahin, -ine solche Wirbelbildung möglichst zu ver mindern. Die Erfahrung hat nun gezeigt, dass die Strömungsverluste für eine erzwungene Bewegung (Beschleunigung des Mediums) kleiner sind als die Verluste, welche bei einer unerzwungenen Bewegung (Verzögerung des Mediums) unter sonst genau gleichen Verhältnissen auftreten. Es ist dies darauf zurückzuführen, dass bei einer Verzögerung die Wirbelbildung nur schwer verhindert werden kann und unter sonst genau gleichen Verhältnissen stets viel stärker auftritt als bei einer beschleunigten Bewegung. Aus diesem Grunde sind denn auch für Körper, welche sich in einem strömenden Medium befinden, besondere Formen vorgeschlagen worden, welche sogenannte "Tropfenformen" besitzen und bei welchen die Beschleunigung des Mediums auf einem verhältnismässig kurzen Wege erfolgt, während die Verzögerung desselben auf einer bedeutend längeren Strecke vor sich geht. Diese Formen haben jedoch den Nachteil, dass beim Abfliessen des Me diums vom Körper die Richtungen der Ge schwindigkeiten sich kreuzen, also nicht paral lel sind, was einen Stossverlust am hintern Körperende zur Folge hat. Die Übergänge sind bei den bisher bekannten Formen auch nicht so stetig, dass sprungartige Druck änderungen längs des Körpers ausgeschlossen wären. Berechnet man den Ablenkungsdruck an irgend einem Punkte des Körpers, so ist dieser dem Wesen nach gegeben durch EMI0001.0011 worin v die Geschwindigkeit des Mediums und p der Krümmungsradius an den Punkten, wo die Geschwindigkeit v herrscht, bezeichnet. Man ersieht aus dieser Gleichung sofort, dass selbst bei stetigem Verlaufe der Geschwindigkeit v eine Unstetigkeit im Druck verlauf entstehen kann, wenn der Verlauf des Krümmungsradius längs des Körpers ein unstetiger ist. Um EMI0002.0002 nun solche Unstetig keiten zu verhüten, darf die Meridiankurve des vom strömenden Medium umspülten Kör pers keine Unstetigkeiten des Krümmungs- radius besitzen. Zweck der Erfindung ist nun, eine so wohl als Leit- oder Laufschaufel verwend bare Schaufel für Kreiselmaschinen zu schaf fen, die der soeben erwähnten Bedingung genügt und daher eine möglichst geringe Störung der Strömung bedingt, in der sie sich befindet. Zu diesem Behufe ist der Meridianschnitt der Umhüllung der Schaufel als Kurve des kleinsten hydraulischen Wider standes ausgebildet und durch die Gleichung X3 # <I>(x - 2 a)</I> -@- EMI0002.0013 .<B>y2=</B> 0 bestimmt. In dieser Gleichung bedeuten x und y die Ko ordinaten irgend eines Kurvenpunktes in einem kartesischen Koordinatensystem und a und b beliebige Konstanten, welche die Ab messungen der Schaufeln bestimmen. Auf der beiliegenden Zeichnung sind bei spielsweise Formen von Schaufeln nach der Erfindung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt geometrische Beziehungen, auf Grund welcher die Meridiankurve der Schaufeln konstruiert werden kann, und Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Schaufel formen. Die geometrische Interpretation der an gegebenen Gleichung in einem kartesischen Koordinatensystem zeigt, dass die durch diese Gleichung dargestellte Kurve für die Abszisse x = 0 eine Umkehrspitze mit horizontaler Tangente besitzt. Für die Abszisse x= a wird die Ordinate<I>y = b</I> und für die Abszisse <I>x= 2a</I> wird die Ordinate<I>y = 0,</I> und die Kurve besitzt in diesem Punkte eine vertikale Tangente. Die Kurve besitzt ein Maximum für die Aszisse x = 1,5 a und die zur Ab szisse gehörige maximale Ordinate hat einen Wert<I>y</I> max. -f- 0,75 # <I>b</I> # EMI0002.0024 Die Tangente der Kurve für die Abszisse x = a gehen durch die Origo. Für die Abszisse EMI0002.0026 besitzt die Kurve einen Wendepunkt, und es ist die Wendepunktstangente dargestellt durch tg. a - 1,1825 # . Die Neigung der Wendepunktstangente zur EMI0002.0033 .x-Achse ist wesent lich für die Grösse des hydraulischen Wider- standes, welchen die Schaufeln der strömen den Flüssigkeit bietet, und zwar ist es er forderlich, um einen möglichst kleinen hydrau lischen Widerstand zu erhalten, die Neigung dieser Wendepunktstangente mit der Grösse der Strömungsgeschwindigkeit zu verändern. Es sollte also für jede Strömungsgeschwin digkeit ein anderes Achsenverhältnis EMI0002.0038 ge wählt werden. Die angegebene Gleichung kann auch auf Zylinderkoordinaten umgeformt werden, wenn an Stelle der :x-Achse ein Kreisbogen ge wählt wird, wobei dann die y-Achse zum Radiusvektor wird. Es ist auf diese Weise möglich, die Funktion auf Schaufelschnitte anzuwenden, welche eine beliebig gekrümmte Mittellinie besitzen. Schaufeln der beschrie benen Art lassen sich sowohl als Leit-, wie auch Laufschaufeln bei Kreiselmaschinen be liebiger Art, insbesondere aber bei Wasser-, Dampf- und Gasturbinen verwenden.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH Leit- oder Laufschaufeln für Kreisel maschinen, insbesondere Wasser-, Dampf- und Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Meridianschnitt der Umhüllung der ,Schau- fel als Kurve des kleinsten hydraulischen Widerstandes ausgebildet und durch die Gleichung x3 # <I>(x- - 2 a)</I> + EMI0002.0050 # <I>y= - 0</I> be stimmt ist.
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