DE312856C - - Google Patents
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- DE312856C DE312856C DENDAT312856D DE312856DA DE312856C DE 312856 C DE312856 C DE 312856C DE NDAT312856 D DENDAT312856 D DE NDAT312856D DE 312856D A DE312856D A DE 312856DA DE 312856 C DE312856 C DE 312856C
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Classifications
-
- 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
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
- F01D1/026—Impact turbines with buckets, i.e. impulse turbines, e.g. Pelton turbines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
Die gebräuchlichen Turbinenschaufelungen werden in Gleichdruck- und Überdruckschaufelungen
unterteilt, je nach der Größe des sog. Reaktionsgrades, d. i. des Verhältnisses des im Laufrade aufgezehrten Gefälles zu
dem in einer ganzen Stufe, bestehend aus Leit- und Laufrad, verwendeten Gefälle.
Der Reaktionsgrad nach dieser Begriffsbestimmung ist für Gleichdruckschaufelungen
ίο gleich Null, für Überdruckschaufelungen der
gebräuchlichen Ausführungen liegt er in der Nähe von 0,5. Es ist auch schon vorgeschlagen
worden, Reaktionsschaufelungen mit wesentlich größerem Reaktionsgrad als 0,5 zu, verwenden. Diese Schaufelungen haben
den Vorzug eines guten Wirkungsgrades, da die Umsetzung der Wärmeenergie in Bewegungsenergie
des Treibmittels und die Umwandlung des größten Teiles dieser Bewe-
ao gungsenergie in mechanische Arbeit auf einem sehr kleinen Wege ohne größere Umlenkung
erfolgt und daher mit geringen Widerständen verbunden ist. Der übrige Reibungsweg
und die stärkeren Umlenkungen*
2$ werden mit kleineren Geschwindigkeiten,
also auch kleineren Verlusten, durchlaufen. Ein Nachteil dieser Schaufelungen ist dagegen
der verhältnismäßig größe Auslaßverlust, der aber nur bei den Stufen auftritt,
deren Auslaßgeschwindigkeit ganz oder größtenteils verloren ist.
Ein weiterer Nachteil der Schaufelung mit großem Reaktionsgrad ergibt sich aus der
nachfolgenden Überlegung. Die Gefälleverminderungen, die b,eim Übergang auf kleine
Belastungen oder auf höheren Gegendruck eintreten, machen sich bekanntlich nicht in
allen Stufen gleichmäßig, sondern 'überwiegend in wenigen Stufen der Turbine oder des
betreffenden Turbinenteiles' bemerkbar. Mit Rücksicht auf die Forderung eines hohen
Wirkungsgrades der Schaufelung bei allen Betriebsverhältnissen ist in den mit Gefälle
von wechselnder Größe arbeitenden Stufen diejenige Schaufelart vorzuziehen, welche
sich den Änderungen des verfügbaren Ge- ' fälles, also auch der Dampfgeschwindigkeiten,
mit der geringsten Einbuße an Wirkungsgrad anpaßt. '
In dieser Hinsicht ist, wie an Hand der Fig. ι und 2 dargelegt werden kann, dig
Schaufelung mit kleinem Reaktionsgrad* derjenigen mit großem Reaktionsgrad
überlegen. In Fig. 1 sind die Geschwindigkeitsdreiecke für den Eintritt
in die Laufschaufel einer Stufe mit sehr kleinem Reaktionsgrad, also einer Gleichdruckstufe,
mit den im Turbinenbau üblichen Bezeichnungen abgegeben. C1 sei die absolute
Eintrittsgeschwindigkeit bei demjenigen Belastungszustand, für welchen die Schaufelung
der Turbine bemessen worden ist; ihr entspricht als Relativgeschwindigkeit nach Größe
und Richtung W1. Das zweite Dreieck mit C1 und W1 stellt die Eintrittsgeschwindigkeiten
für den Fall dar, daß bei anderer Leistung oder anderen Druckverhältnissen die absolute Eintrittsgeschwindigkeit bei gleicher
Umfangsgeschwindigkeit halb so groß geworden ist. Das dargestellte Schaufelprofil p
kann bei beiden Betriebsverhältnissen ohne größere Stoßverluste im Laufrad verwendet werden.
Anders liegen die Verhältnisse bei der Schaufelung mit hohem Reaktionsgrad. In
Fig. 2 ist an eine reine Reaktionsstufe, gedacht, welche etwa das gleiche Gefälle verarbeiten
soll wie die Druckstufe der Fig. ι; der . Leitradaustritts winkel α2 ist wegen der
kleineren Geschwindigkeiten, also größeren erforderlichen Querschnitte im Leitrad größer
angenommen als Ct1. Die Geschwindigkeit C1
der Fig. 2 ist um den ,Verlust im Leitrad kleiner als die Geschwindigkeit W1 der Fig. 1.
Auch in der Fig. 2 ist das Geschwindigkeitsdreieck sowohl für die bei der Berechnung zugrunde
gelegten Verhältnisse als auch für halbe absolute Eintrittsgeschwindigkeit aufgezeichnet.
Es geht daraus hervor, daß das für die berechneten Verhältnisse entworfene Laufschaufelpfofil q bei den kleinen Geschwindigkeiten
mit großen Stoß Verlusten arbeiten wird. Die Eintrittsrichtung ergibt eine Komponente entgegengesetzt der Drehrichtung
der Lauf schaufelung, verursacht also eine schädliche Bremsung, die in der Lauf-•
. schaufelung für kleinen Reaktionsgrad (Fig. ι)
3p nicht auftritt. ' ,
Die Erfindung bezieht sich nun auf Überdruck-Schaufelungen.
Um diesen e'inen besonders hohen Wirkungsgrad zu geben und bei ihnen von den Vorteilen der Schaufelart mit
hohem Reaktionsgrad, unter Ausschaltung ihrer Nachteile Gebrauch zu machen, wird gemäß
der Erfindung der Verlauf des Reaktionsgrades innerhalb der Stufengruppen der
Turbine derart gewählt, daß in denjenigen Stufen, deren Auslaßgeschwindigkeit nicht
oder nur in geringem Maße verwertet werden kann, wie auch in denj enigen Stufen, in denen
sich erheblich ändernde Dampfgeschwindigkeiten bei den vorkommenden Betriebszuständen
auftreten, der Reaktionsgräd klein ist, während in den übrigen Stufen von der Verwendung
eines hohen Reaktionsgrades , Ge-, brauch gemacht wird. Dadurch ergibf sich
ein möglichst; hoher Gesamtwirkungsgrad der Turbinenschaufelung.
Zur Erreichung der Verschiedenheit im Reaktionsgräd der Turbinenstufen steht eine
Reihe von bekannten Mitteln zur Verfügung. Beispielsweise können in Lauf- und Leitrad
Profile verschiedener Stärke eingesetzt werden, so daß die Verengungen und damit auch
die Durchgangsquerschnitte für das Treibmittel bei gleicher Schaufelhöhe in Lauf- und
Leitrad verschieden werden. · Werden die gleichen Profile benutzt, so kann durch-die
Verwendung verschieden großer Umfangsteilung' in Lauf- und Leitrad ebenfalls eine Verschiedenheit
in der Größe" der Durchgangsquerschnitte erzielt werden. Die Schaufelhöbe
selbst kann innerhalb einer Stufe ebenfalls verändert werden, z. B. durch verschiedene
Bemessung der Höhe der Zwischenstücke. Ein besonders wirksames Mittel für die Erzielung verschiedener Durchgangsquerschnitte in Lauf- und Leitrad ist die Verwen- -
dung von Profilen mit verschiedenen Austrittswinkeln. Die genannten Mittel können
natürlich einzeln oder auch vereinigt zur Verwendung gelangen.
Innerhalb jeder der im Ausführungsbeispiel Fig. 3 dargestellten Überdruck-Schaufelgruppen
α und b kann die Auslaßgeschwindigkeit einer Stufe in der folgenden Stufe zum
größten Teil ausgenutzt werden; nur in der letzten Stufe jeder dieser Gruppen ist die
Ausnutzung der Auslaßgeschwindigkeit nicht möglich. Gemäß der Erfindung verläuft deshalb
der Reaktionsgrad wie in Fig. 4 veranschaulicht. Der gebrochene Linienzug c.stelle
den Verlauf des Reaktionsgrades innerhalb
der Gruppe.α von, Stufe zu Stufe dar. Die Mittelwerte der Reaktionsgrade der einzelnen
Gruppen gleicher Schaufelhöhe liegen auf einer Kurve d, deren Verlauf zeigt, daß der :
.Reaktionsgräd seinen Höchstwert in der Nähe der ersten Stufe und seinen Geringstwert in
der letzten Stufe hat. Innerhalb der einzelnen Gruppen gleicher Schaufelhöhe ist der Reaktionsgrad
als mit dem spezifischen Volumen des Treibmittels wachsend angenommen, da für sämtliche Laufräder einerseits und sämtliche
Leiträder andererseits die gleichen Profile, unter gleichem Winkel stehend, verwendet
werden sollen.
Wird von dieser Vereinfachung abgesehen, so kann auch eine Schaufelung b geschaffen
werden, deren Reaktionsgrad nach der gebrochenen Linie e verläuft, sich also auch
innerhalb der Gruppe, gleicher Schaufelhöhe in Richtung des Dampfweges vermindert.
Die Kurve /, welche die Mittelwerte des Linienzuges e enthält, ist beispielsweise so gedacht,
daß der Reaktionsgrad seinen Größtwert innerhalb der Schaufelung erhält. Der
Reaktionsgrad kann ebensogut, innerhalb der no
Schaufelgruppe ungefähr unveränderlich bleiben und erst in der Nähe der letzten Stufe
sich vermindern. ...
Die Erfindung ist sinngemäß auf Kreiselmaschinen aller Art anwendbar.
Claims (3)
- Patent-Ansprüche:τ. Mehrstufige Überdruck-Schaufelung, . mit hohem Reaktionsgrad für Dampfturbinen und andere Kreiselmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines möglichst hohen Gesamtwirkungs-grades diejenigen Stufen, deren Austrittsgeschwindigkeit nicht ausgenutzt werden kann, und diejenigen, welche mit veränderlichem Gefalle arbeiten, einen kleineren Reaktionsgrad aufweisen als die übrigen Stufen. ■
- 2. Schaufelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktions-'.. grad am Ende einer Gruppe von Schaufelkränzen, innerhalb welcher, eine gute Ausnutzung der Auslaßgeschwindigkeit· statt-' findet, am kleinsten ist.
- 3. Gruppe von Schaufelkränzen nach Anspruch 2,. dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsgrad innerhalb der Gruppe den gebräuchlichen Wert von 0,5 wesentlich über-. und am Ende der Gruppe wesentlich unterschreitet.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE312856C true DE312856C (de) |
Family
ID=565758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DENDAT312856D Active DE312856C (de) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE312856C (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE844013C (de) * | 1940-01-28 | 1952-07-14 | Karl Dr-Ing Roeder | Unter Last mit stark veraenderlicher Drehzahl betriebene UEberdruck-Dampf- oder -Gasturbine, insbesondere Fahrzeugturbine |
WO1998031923A1 (de) | 1997-01-14 | 1998-07-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Dampfturbine |
DE102015223210B3 (de) * | 2015-11-24 | 2017-04-27 | MTU Aero Engines AG | Verdichter, Verfahren und Strömungsmaschine |
US10337519B2 (en) | 2015-11-24 | 2019-07-02 | MTU Aero Engines AG | Method, compressor and turbomachine |
-
0
- DE DENDAT312856D patent/DE312856C/de active Active
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE844013C (de) * | 1940-01-28 | 1952-07-14 | Karl Dr-Ing Roeder | Unter Last mit stark veraenderlicher Drehzahl betriebene UEberdruck-Dampf- oder -Gasturbine, insbesondere Fahrzeugturbine |
WO1998031923A1 (de) | 1997-01-14 | 1998-07-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Dampfturbine |
DE19701020A1 (de) * | 1997-01-14 | 1998-07-23 | Siemens Ag | Dampfturbine |
US6345952B1 (en) * | 1997-01-14 | 2002-02-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Steam turbine |
DE102015223210B3 (de) * | 2015-11-24 | 2017-04-27 | MTU Aero Engines AG | Verdichter, Verfahren und Strömungsmaschine |
US10337519B2 (en) | 2015-11-24 | 2019-07-02 | MTU Aero Engines AG | Method, compressor and turbomachine |
US10641288B2 (en) | 2015-11-24 | 2020-05-05 | MTU Aero Engines AG | Method for operating a compressor of a turbomachine comprising providing a plurality of stages in a front compressor area, a rear compressor area, and allowing a swirl in the rear compressor area |
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