Überdruckbeschaufelung. Man hat bisher im Dampfturbinenbau bei Schaufelungen meist eine rasche Querschnitts und Richtungsänderung des Dampfstrahles für nachteilig gehalten. Man bevorzugte da her sanft verlaufende Kanäle und vermied, wo immer möglich, stark gekrümmte Bahnen. So hat man vor allem bei Überdruckbeschau felungen von der Anwendung spitzer Dampf austrittswinkel abgesehen und lieber den Dampfstrahl mit grosser Axialkomponente austreten lassen, statt diese durch eine voll kommenere Umlenkung des Dampfstrahles auf ihren möglichen Mindestwert zu verrin gern.
Es galten eben die Verluste durch die Umlenkung des Dampfstrahles für grösser als die Verluste, die durch die unvollstän dige Rückgewinnung der Austrittsgeschwin digkeit bewirkt wurden. Bei der Überdruck- beschaufelung ist bisher auch stets auf eine allmähliche Querschnittsverengung und eine längere Führung des Dampfstrahles im engsten Querschnitt des Schaufelkanals besonders Ge wicht gelegt worden. Man konnte die bisher üblichen Schaufelformen der Überdrucktur binen umso eher für zweckentsprechend und kaum noch einer Verbesserung zugänglich betrachten, als sie bereits beträchtlich höhere Wirkungsgrade ergaben, als die besten Gleich- druekbeschaufelungen.
Durch eine Reihe vergleichender Studien und praktischer Versuche ist der Anmelderin jedoch gelungen, auch an der Überdrucktur bine noch ganz wesentliche Verbesserungen. zu erzielen durch eine neue Schaufelform, die gemäss der Erfindung sowohl für Leit- wie für Laufrad nach Art der parallelwan- digen Leitschaufeln der Gleichdruckturbinen ausgebildet ist.
In der Zeichnung ist in den Figuren 2 und 5 je eine beispielsweise Ausführungs form der Erfindung dargestellt, während die Figuren 1, 3 und 4 zur näheren Erläuterung dienen.
Als günstigste Schaufelform hat sich ein Profil ergeben, das auf folgende Weise er halten wird: Trägt man (Fig. 1) auf der Abwicklung a der mittleren Schaufelbahn b (Fig. 2) die verschiedenen Durchtrittsquer- achnitte e, und zwar als Radien der einbe schriebenen Kreise auf, so sollen die End punkte derselben auf einer Geraden d liegen, die gegenüber Linie a unter einem Winkel von 16-20 , im Mittel 18 , geneigt ist.
Durch diese Verringerung des Schaufelaus trittswinkels - auf 20 und darunter; ferner durch Formung des Schaufelkanals derart, dass der weite Eintrittsquerschnitt möglichst unmittelbar in den engen Austrittsquerschnitt übergeht, was beides bei den Leitschaufeln voll Gleichdruckturbinen bekannt, aber in Anwendung auf Überdruckturbinen neu ist, und schliesslich durch Formung des Schaufel kanals nach einer bestimmten Gesetzmässig keit erzielt man weitere Verbesserungen.
Der möglichst unmittelbare Übergang eines weiten Eintrittsquerschnittes in einen engen Austritts querschnitt wurde übrigens auch bei den Laufschaufeln der Gleichdruckturbinen nicht immer beobachtet. aDie beiden Enden der Linien d weichen von der Geraden etwas ab, und zwar bildet das Ende e das Stück der Geradführung in der Schaufel, während das Ende f durch die Abrundung der Schaufel eintrittskanten bedingt wird. Das Ende e ist nur etwa 1/4 bis 1r, der Schaufelbahnlänge a.
Die Versuche, die zur vorliegenden Schau felform führten, zeigten eben, dal3 trotz der grossen Krümmung, entgegen den bisherigen Anschauungen, infolge der Vergrösserung der LTinfangskomponente bei kleinen Winkeln ein erhöhter Wirkungsgrad erreicht werden kann, wenn der Teil der Schaufel, der vom Dampf mit hoher Geschwindigkeit durchflossen wird, verkürzt und die Führung des Dampfes auf das äusserste verringert wird, so dass die Rei bungsverluste ein Minimum werden.
An Stelle der Geraden d könnte auch eine schwach gekrümmte Linie treten, deren Sehne etwa<B>16-20'</B> gegen Linie ca geneigt ist. Damit die Schaufelform die Bedingungen eines raschen Querschnittsüberganges erfüllt, kann die Linie auch nach oben konvex gekrümmt sein, während die konkave Krümmung auf eine allmählichere Geschwindigkeitsänderung deutet.
Die Neuheit dieser Schaufelform und ihr Unterschied gegenüber der gewöhnlichen Über druckschaufel (Parsonsschaufel) ist deutlich erkennbar, wenn man die Kanalquerschnitte einer solchen bekannten Schaufel auf die Ab- wicklung ihrer mittleren Schaufelbahn auf trägt (Fig. 3 und 4). Die Verbindungslinie d' (Fig. 4) ist hier nach oben schwach konkav gekrümmt und ihre Neigung zu Linie ra' we sentlich geringer als 16 , der Ansatz zum engsten Querschnitt erfolgt sehr früh, die Strahlführung e' ist also bedeutend länger als bei dem Profil nach vorliegender Erfindung.
Aber auch bei Austrittswinkeln von der Grösse des Winkels des bekannten Überdruck- Profiles der Fig. 3 kann die Erfindung An wendung finden, wenn der Verlauf und die Neigung der Linie d wie sie für das neue Profil gefordert werden, ausgeführt werden. Ein derartiges Profil gemäss der Erfindung ist in Fig. 5 aufgezeichnet, während des bes seren Vergleiches wegen Linie d" über a' der Fig. 4 aufgetragen wurde.
Es zeigt sich, dass bei gleicher Teilung die neue Schaufel we sentlich schmäler, bezw. bei gleicher Schaufel breite die Teilung der neuen Schaufel bedeutend grösser werden kann.
Overpressure blading. Up to now, a rapid change in the cross section and direction of the steam jet has usually been considered disadvantageous in the construction of blades in steam turbine construction. Therefore, gently running canals were preferred and, wherever possible, strongly curved paths were avoided. Especially with overpressure inflation, the use of acute steam exit angles has been avoided and the steam jet with a large axial component is preferred instead of reducing it to its possible minimum value by more fully deflecting the steam jet.
The losses caused by the deflection of the steam jet were considered to be greater than the losses caused by the incomplete recovery of the exit speed. In the case of overpressure blading, a gradual narrowing of the cross-section and a longer guidance of the steam jet in the narrowest cross-section of the blade channel has always been particularly important. The usual blade shapes of the overpressure turbines could be regarded as appropriate and hardly amenable to improvement since they already resulted in considerably higher efficiencies than the best equal-pressure blades.
However, through a series of comparative studies and practical tests, the applicant has succeeded in making very significant improvements to the overpressure turbine as well. to be achieved by a new blade shape which, according to the invention, is designed for both the guide wheel and the impeller in the manner of the parallel-walled guide blades of the constant pressure turbines.
In the drawing, an example embodiment of the invention is shown in Figures 2 and 5, while Figures 1, 3 and 4 serve for a more detailed explanation.
The most favorable blade shape has resulted in a profile that he will keep in the following way: If you wear (Fig. 1) on the development a of the middle blade path b (Fig. 2) the various passage cross sections e, namely as radii of the einbe written on circles, the end points of the same should lie on a straight line d which is inclined at an angle of 16-20, on average 18, with respect to line a.
By reducing the blade exit angle - to 20 and below; Furthermore, by shaping the blade channel in such a way that the wide inlet cross-section merges as directly as possible into the narrow outlet cross-section, both of which are known in the case of guide blades with full impulse turbines, but are new in application to positive pressure turbines, and finally by shaping the blade channel according to a certain law further improvements.
The transition from a wide inlet cross-section to a narrow outlet cross-section as directly as possible was not always observed in the rotor blades of the impulse turbines either. aThe two ends of the lines d deviate slightly from the straight line, namely the end e forms the piece of straight line in the blade, while the end f is caused by the rounded leading edge of the blade. The end e is only about 1/4 to 1r, the blade track length a.
The experiments that led to the present blade shape showed that, despite the large curvature, contrary to previous views, as a result of the enlargement of the catching component at small angles, increased efficiency can be achieved if the part of the blade exposed to the steam with higher Speed is flowed through, shortened and the guidance of the steam is reduced to the utmost, so that the friction losses are a minimum.
Instead of the straight line d, a slightly curved line could also appear, the chord of which is inclined approximately <B> 16-20 '</B> with respect to line ca. So that the blade shape fulfills the requirements of a rapid cross-sectional transition, the line can also be convexly curved upwards, while the concave curvature indicates a more gradual change in speed.
The novelty of this blade shape and its difference compared to the usual overpressure blade (Parsons blade) can be clearly seen if the channel cross-sections of such a known blade are applied to the development of its middle blade path (FIGS. 3 and 4). The connecting line d '(Fig. 4) is curved slightly concave upwards and its inclination to line ra' we much less than 16, the approach to the narrowest cross-section takes place very early, the beam guide e 'is therefore significantly longer than the profile according to the present invention.
But even with exit angles of the size of the angle of the known overpressure profile of FIG. 3, the invention can be used when the course and the inclination of the line d as they are required for the new profile are executed. Such a profile according to the invention is recorded in FIG. 5, while the better comparison was plotted over a 'of FIG. 4 because of line d ".
It turns out that with the same pitch, the new blade is much narrower, respectively. with the same blade width, the pitch of the new blade can be significantly larger.