DE1938132A1

DE1938132A1 - Leitschaufeln von Axialverdichtern

Info

Publication number: DE1938132A1
Application number: DE19691938132
Authority: DE
Inventors: Conrad Dr-Ing Oswald
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1969-07-26
Filing date: 1969-07-26
Publication date: 1971-01-28
Also published as: US3694102A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft 938132 Palm 7986/4 Stuttgart-Untertürkheim 22. Juli 1969

"Leitschaufeln von Axialverdichter^

Die Erfindung bezieht sich auf Leitschaufel von Axialverdichtern, bei denen an der der Strömung angewandten Seite die Gefahr besteht, daß sich die Strömung ablöst, was zur Wirbelbildung und damit zu einer Erhöhung des Widerstandes führt. Es ist die Aufgab« der Erfindung, auf einfache Weise solche Strömungeverluste zu verhindern. Dies geschieht nach der Erfindung dadurch, daß die Leitschaufeln mit an eich bekannten öffnungen sum Absaugen der Grenzschicht versehen sind, die über Hohlräume in d©» Schaufeln mit einem Raum geringen Druckes in Verbindung stehen Durch das damit geschaffene

Druckgefälle zwischen den Leiteckcufeloberflächen und dem mit ihnen verbundenen Raum wird die Grenzschicht abgesaugt und ein glatter Strömungsverlauf um die Leitschaufel erzielt.

öffnungen im Profil umetrömter Körper «um Absaugen der Grenzschicht sind bereits bekannt. Bei Laufschaufeln von Verdichtern ist schon vorgeschlagen worden, durch radiale Kanäle, die von öffnungen im Schaufelblatt ausgehen, die Grenzschicht durch die Wirkung der Zentrifugalkraft abzusaugen und die Luft in den Spalt zwischen Rotor und Gehäuse abzuschleudern. Eine derartige Maßnahme läßt sich nicht auf feststehende Leitschaufeln anwenden.

009885/T3-31 « ., .

193813

- 2 - DaIm 7986

Die Gefahr der Strömungeablösung ist besondere groß« wenn die Schaufeln mit Oberschallgeschwindigkeit angeströmt werden. Der dabei unmittelbar vor den Schaufeln entstehende Verdichtungsstoß verursacht an der Auftreffstelle einen plAtslichen starken Druckanstieg« der sum Abreißen der Strömung führt. Dem wird erfindungsgemaß dadurch begegnet, daß die Abtaugöffnungen auf der der Strömung zugewandt·» Seite der Leitschaufel in einem Bereich angeordnet sind, der im wesentliehen jeweils der Vorderkante der benachbarten Schaufel gegenüberliegt. Die Absaugöffnungen sind bei dieser Anordnung jeweils im Bereich der Auftrefflini« des Verdichtungsstoß··, was ein wirkungsvolles Absaugen der Grenzschicht ermöglicht. Dabei 1st es nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung besonders günstig, wenn entsprechend der Auftrefflini· des Verdichtungsstoßes ein Spalt als Absaugöffnung jeweils einer Leitschaufel benützt wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Beschreibung angegeben.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung und zwar in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Axialverdichter·, in

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Abwicklung der Leitschaufeln nach der Linie Π -II der Fig. 1 und in

Fig. 3 einen Langeschnitt durch einen Teil eines weiteren Axialverdichters.

009885/1331

- 3 - Palm 7916/4

Die in Fig. 1 dargestellte Außenwand 11 eines Axialverdichter· eines Strahltriebwerkes bildet cusammen mit einer Innenwand 12 einen Ringkanal IS, in den die Laufecha«fein 14 eines Laufrades IB einer Verdichterstufe hineinragen. Leitsehaufeln If liegen mit ihren inneren Stirnseiten 17 an der Innenwand 12 und mit ihren lufltren Stirnseiten 18 an einem Ring 18 an, der die Auflenwsnd Il in diesem Bereich ersetst. Die Leitechaufeln 18 sind hohl und weisen jeweils an ihrer der mit einem Pfeil gekennseichneten Strömungsrichtung zugewandten Seite einen Spalt 20 auf. Ein Gehlusering 21 bildet zusammen mit dem Ring 19 einen Sammelraum 22« der einerseits durch öffnungen

23 im .Ring 19 mit dem Innenraum 24 der hohlen Leitschaufel» 16, andererseits durch ein Rohr 25 mit einer Stelle geringen Druckes in Verbindung steht. Im Rohr 25 ist auf einer Welle S8 «ine Drosselklappe 27 befestigt, die mit einem Rad 28 eingestellt wird.

Da· Rohr 25 kann beispielsweise mit der Saugseite einer Verdichterstufe niederen Dreckes verbunden sein oder einfach sur Atmosphäre führen. Dadurch wird Luft jeweils durch den Spalt 20 in den Innenraum

24 der Leitechaufeln 18 sowie durch den Sammelranm 22 abgesaugt. Die Menge der abgesaugten Luft kam durch die Stellung der Drosselklappe 27 bestimmt werden. Dasu wird das Rad 28, s. B. mit einem Elektromotor, gedreht.

Das Absaugen der Orensachicht durch den Spalt 20 führt sum Anliegen der Strömung an das in Fig. 2 geseifte Profil 29 der Leitschaufel 16 und verhindert dadurch die Bildung schädlicher Wirbel. Bei Anström -

19381.,.

- 4 - Daim 798B/4

geschwindigkeit^, die im Überschallbereich liegen, wirkt ein Verdichtungsstoß, der mit einem Pfeil 30 angedeutet ist, auf die Leitschaufel 16. Der Spalt 20, der etwa gegenüber der Vorderkante 31 der benachbarten Leitschaufel 32 angeordnet ist, liegt unmittelbar hinter der Auftreffstelle 34 des Verdichtungsstoßes und ergibt damit ein wirkungsvolles Absaugen der Grenzschicht. Ein Ablösen der Strömung und die damit verbundenen StrflmungsVerluste -werden damit vermieden.

" Eine andere Möglichkeit, Luft aus der Grenzschicht von Leitschaufel

abzusaugen, zeigt Fig. 3. Hier weisen zwischen eine Außenwand 35 und eine Innenwand 36 eingesetzte Leitschaufeln 37 auf der der Strömung zugewandten Seite jeweils eine Lochreihe 38 auf. Die Innenwand 36 bildet zusammen mit einem Gehäueering 39 einen ringförmigen Sammelraum 40, der durch öffnungen 41 mit den Innenräumen 42 der hohlen Leitschaufel 37 und damit mit den Lochreihen 38 verbunden ist. Der Sammelraum 40 steht, beispielsweise durch Hohlrippen oder eine Hohlwelle, mit einem Raum niedrigen Druckes in Verbindung. Die Grenzschicht der Leitschaufel 37 wird hier jeweils durch die Lochreihe 38 abgesaugt. Die Wirkungsweise entspricht derjenigen des in den Figuren

' 1 und 2 gezeigten Beispieles.

Ee ist auch möglich. Luft aus dem Innenraum der hohlen Leitschaufeln durch Öffnungen in den Äußeren und den inneren Stirnseiten der Leitschaufeln gleichseitig abzusaugen. Dies kann besondere vorteilhaft sein, wenn bei schlanken Leitschaufel verhältnismäßig viel Luft abgesaugt werden soll. Der Bereich, in dem die Ansaugöffnungen angeordnet sind, kann sich von einer der Vorderkante der benachbarten Schaufeln unmit-

009885/1331 -5-

- β - Daim 7986/4

telbar gegenüberliegenden Stelle in Strömung·richtung bis zu einer etwa eine Kanalbreite davon entfernten Stelle erstrecken. Statt eines Spaltes oder einer Lochreihe können auch eine Vielzahl von porenförmigen öffnungen in den Leitschaufeln angewandt werden. Daneben sind im Rahmen der Erfindung noch viele Formen von Öffnungen und deren Kombination möglich.

9885/1331

Claims

- 6 - Daim 7986/4

Ansprüche

Leitschaufeln von Axialve nüchtern, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitechaufeln (16,37) mit an eich bekannten öffnungen (20,38) zum Abeaugen der Grenzschicht versehen sind» die über Hohlräume (24,42) in den Schaufeln (16,37) mit einem Raum geringen Druckes in Verbindung stehen.
2. Leitschaufeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugöffnungen (20,38) auf der der Strömung zugewandten Seite der Leitechaufeln (16,37) in einem Bereich angeordnet sind, der im wesentlichen jeweils der Vorderkante (31) der benachbarten Schaufel (32) gegenüberliegt.
3. Leitschaufeln nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Spalt (20) als Absaugöffnung jeweils einer Leitschaufel (16).
4. Leitschaufel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Stirnseiten (18) der Leitechaufeln (16) in einen das Verdichtergehäuse (11) umgebenden Sammelraum (22) münden.
5. Leitechaufeln nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Stirnseiten der Leitschaufeln (37) in einen inneren Sammelraum (40) münden.
6. Leitschaufeln nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsquerschnitt des mit den Leitschaufeln (16) in Verbindung stehenden Sammelraumes (22) veränderbar ist.

009885/1331