DE390486C - Schaufel, insbesondere fuer Dampf- und Gasturbinen - Google Patents
Schaufel, insbesondere fuer Dampf- und GasturbinenInfo
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Description
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung des Wirkungsgrades vorzugsweise der Laufschaufeln
von Dampf- oder Gastur' inen; sie soll auch T ei Düsen oder Leitschaufeln, sowie
für die Schaufeln oder Leitflächen anderer Turbinenmaschinen, als Dampf- oder Gasturbinen,
anwendbar sein. Die Erfindung besteht darin, daß, ähnlich wie bei den bekannten
Spaltflügeln oder unterteilten Flügelprofilen
ίο von Flugzeugen, das Schaufelprofil in der
Strömungsrichtung des Dampfes oder Gases in zwei oder mehrere Einzelprofile oder Profilstücke
unterteilt ist. Hierbei ist zwischen den einzelnen Profilstücken ein im allgemeinen gekrümmter
Spalt vorhanden, der unter Umständen der Einfachheit halter auch durch einen
geraden Schlitz oder durch ein oder mehrere kreisrunde Löcher oder Durchbrechungen von
beliebigem Querschnitt ersetzt sein kann. Nach den bisherigen Anschauungen und Ergebnissen
η er die Wirkung tei unterteilten
Tragflächen ist im vorliegenden Fall in sinngemäßer Übertragung eine bessere Wirkung
dadurch zu erwarten, daß durch den Schlitz Treibmittel nach dem Schaufelrücke 1 abgelei- £,5
tet wird, um dort eine Wegspülung der infolge der scharfen Umlenkung des Dampf- oder
Gasstromes entstehenden Wirbel oder des sogenannten »Totwassers«, besonders nach dem
Austrittsende der Schaufel hin zu 'veranlassen.
Wie die Versuche mit unterteilten Tragflächen gezeigt haten, ist durch diese Wirkung eine
Vermehrung der Auftriebs- gegenüber der Widerstandsziffer entstanden, was im vorliegendetl
Fall bei Laufschaufeln eine \^ergrößerung der Umfangskraft tei gleicher Druckoder
Geschwindigkeitsänderung des Dampfes oder Gases, tei Leitschaufeln eine vermehrte
Austrittsenerg:e tei gleichem Spannungsgefälle
ίο bedeuten würde. Versuche haben weiterhin
ergeben, daß ein unterteiltes Flächenprofil unempfindlicher gegen starke Veränderungen des
Anstellwinkels ist als ein ungeteiltes Profil, welche Erfahrung gerade im vorliegenden Fall
einen weiteren Vorteil gegenüber den bestehenden ungeteilten Schaufelformen erhoffen
lassen dürfte, weil bekanntlich ein aus einer schräg abgeschnittenen Düse austretender
Dampf- oder Gasstrahl in der Umfangsrichao tung eine starke Streuung der Stromfäden
zeigt, somit die Laufschaufel beim Vorbeistreichen unter der Düse einem zeitlich stark
wechselnden Anstellwinkel ausgesetzt ist. Durch diese größere Anpassungsfähigkeit oder
Unempfindlichkeit der unterteilten Schaufel an veränderliche Strömungsverhältnisse, z. B.
bei verschiedener Belastung der Turbine, bei stark veränderlicher Drehzahl, wie z.B. tei
Schiffsturbinen, dürfte mit der vorliegenden Erfindung ein weiterer Fortschritt im Bau von
Turbinen und ähnlichen Maschinen erzielt werden.
Bei der Ausbildung des Schlitzes oder des Hauptprofils und vorgelagerten Hilfsprofils
der Schaufel besteht die Aufgabe, den abgezweigten Strahl möglichst ungeschwächt nach
dem Schaufelrücken überzuführen, da im anderen Falle nur das >Totwasser« vermehrt
und der erstrebte Zweck nicht oder nur teilweise erreicht würde. Anderseits soll die ,
Schlitzform naturgemäß eine möglichst einfache Herstellung des unterteilten Schaufelprofils
gestatten.
In den Abb. 1 bis 6 sind einige Anwen~
düngsbeispiele und Ausführungsarten der Er- :
findung dargestellt.
In Abb. i, die sich auf ein einfach unterteiltes Profil einer Laufschaufel tezieht, wie
es z.B. bei Geschwindigkeitsrädern vorkommt, ist zunächst die Wirkungsweise angedeutet. [
Es bezeichnet 1 die mittlere Richtung des an- :
kommenden Dampf- oder Gasstrahls, von dem ; an der Stelle des Schlitzes 2 eine gewjsse !
Menge etwa in Richtung des Pfeiles 3 abge- \ zweigt und nach dem Schaufelrücken über- i
führt wird, um die dort vorhandenen Wirbel 4 wegzuspülen. 5 bezeichnet das Hauptprofil, S
das vorgelagerte Hilfsprofil der Schaufel. 1 In gewissen Fällen, z. B. bei sehr breiten ;
Schaufeln oder Leitflächen, wie sie bei ge- ; wissen Turbinen vorkommen, können nach '
dem Vorgang bei unterteilten Flugzeugtragflächen auch statt des einen Schlitzes deren
zwei oder mehrere vorgesehen sein, so daß das ganze Profil in mehrere Einzelprofile unterteilt
ist. Nach dem VorLild der Flugzeugprofile dürfte es sich empfehlen, die Nase 7 des Hilfs-
; profils 6 gut abzurunden, während die Vor- " kante 8 des Hauptprofils mit einer scharfen
Ecke an die vordere Begrenzting des Haupt-I profils 5 anschließt. Die Hinterkante des
i Hilfsprofils 6 ist spitz ausgezogen. Der j Schlitz 2 ist in vorliegendem Beispiel kreisj
förmig nach einem gewissen Halbmesser 9 der- : art gekrümmt, daß er einerseits, was für die
j Wirkung wichtig ist, möglichst stetig in den Rücken 10 des Hauptprofils 5 übergeht und
j anderseits eine bequemere Herstellung des i Schlitzes oder der sich gegenüberstehenden
I Schaufelbegrenzungen des Haupt- und Hilfs-■
profils etwa mittels Kreisfräsern als bei beliei biger Kurvenform des Schlitzes möglich ist.
; Die lichte Weite des Schlitzes 2 kann vom : Eintritt tis nach dem Austritt am Schaufelrücken
hin entweder gleiches oder abnehmendes λίαβ besitzen; die letztere Ausführungsart
mit allmählicher oder düsenförmiger Ver-1
engimg des Schlitzes dürfte die zweckmäßigere sein, um hauptsächlich den abgezweigten
Strahl mit möglichst geringen Reibungswiderständen nach dem Schaufelrücken 10 ü erzule'ten.
Eine solche Verengung ist auch insofern zweckmäßig, als die Druckunterschiede bei einer Laufschaufel auf deren Vor- und
Rückseite im allgemeinen innerhalb des kriti- '. sehen Druckverhältnisses bleiben.
Abb. 2 bezieht sich auf eine Ausführungsform der Erfindung für weniger gekrümmte
Lauf- oder auch Leitschaufeln, tei der zwecks einfacher Herstellung Haupt- und Hilfsprofil
5, 6 durch einen geraden, gegebenenfalls sich vom Eintritt nach dem Schaufelrücken 10
hin verengenden Schlitz 11 getrennt sind. Wichtig ist auch hier, daß die Übergangsstelle
12 vom Schlitz nach dem Schaufelrücken 10 hin gut abgerundet ist. Die vordere Spitze 13
des Hauptprofils 5 kann gegebenenfalls hier leicht gerundet sein.
Der Schlitz 11 (sowie 2 bei Abb. 1) kann
über die ganze Länge der Schaufel durchgehen oder al er nur teilweise, d. h. es können zur
etwaigen Verbindung von Haupt- und Hilfsprofil gegebenenfalls noch Stege am Schaufelfuß
und Kopf, sowie bei ganz langen Schaufeln auch noch zwischen Fuß und Kopf stehenbleiben.
Allerdings entstehen hierhei Querströmungen längs der Schaufel auf deren
Rücken, durch welche die Schlitzwirkung, wie Versuche an derart unterteilten Tragflächenprofilen
gezeigt haben, beeinträchtigt wird, so daß es angezeigt ist, solche Stege innerhalb
der arbeitenden Schaufellänge möglichst zu
vermeiden. Statt eines längs der Schaufel ganz oder teilweise durchgehenden Schlitzes
können unter Umständen zwecks Erzielung noch besseren Zusammenhanges zwischen Haupt- und Hilfsprofil sowie einfacherer Herstellung
auch eine Reihe kreisrunder Löcher oder Durchbrechungen von anderer Form vorgesehen
sein.
A b. 3 stellt eine Anwendung des Erfindungsgedankens für sich erweiternde Leitdüsen
dar, tei denen ebenfalls an der Fortsetzung des konvex gekrümmten Rückens 14
des ersten Teiles 15 der Leitdüse Wirbel vorhanden sein können und zum Teil bereits durch
Versuche festgestellt worden sind. Zur Beseitigung derselben ist in Verlängerung der
inneren konkav gekrümmten Begrenzung 16 der Düsenwand ein Schlitz 17 vorgesehen, der
im vorliegenden Fall wegen des starken Druck-Unterschiedes vom Eintritt nach dem Austritt
hin düsenförmig. erweitert sein kann, um dem durch den Schlitz tretenden Hilfsstrahl eine
möglichst große Geschwindigkeit zu geben. Der Beginn des Schlitzes 17 hat naturgemäß
vor der engsten Stelle der Hauptdüse 1 und dessen Ausmündung nach deren engster Stelle
zu erfolgen.
Abb. 4 zeigt, wie etwa Haupt- und Hilf sprofil 5, 6 einer Laufschaufel im Laufradkranz
18 und mit einem Kopfring 19 gehalten sein können. Jedes Profilstück hat hierbei seinen
eigenen Fuß 20, 21, der in einer der jetzt üblichen Formen ausgeführt sein kann. Am
Schaufelkopf können die beiden Profilstücke in der üblichen Weise mittels Nietzapfen im
Kopfring 19 gehalten sein. Bei dieser Ausführungsart ist ein über die ganze ar1 eitende
Länge der Schaufel durchgehender Schlitz 2 gebildet.
A1 b. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für verhältnismäßig kurze Laufschaufeln,
bei dem der äußere Kopfring weggelassen ist. Der Schlitz 2 kann hierbei, falls die ganze
Schaufel samt Fuß aus einem Stück besteht, im Falle einer Kreisbogenform (wie in Abb. 1
angedeutet) etwa vom Kopfende her mittels eines kreisförmig gebogenen Stirn- oder Rohrfräsers
(etwa durch oszillierende Bewegung desselben) hergestellt werden. Zweckmäßig wird es jedoch sein, wie in dem vorherh
eschriebenen Beispiel, die beiden Profilstücke samt Fuß 23 für sich fertig herzustellen und
diese dann erst in den Radkranz 22 einzuschieben. Der Fuß wäre hierbei etwa nach der
strichpunktiert angedeuteten Teillinie 24 geteilt, wobei nur kurze Enden der beiden Profilstücke
5 und 6 über diese Linie frei hinwegragen.
In Abb. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laufschaufel dargestellt, bei dem
die ganze Schaufel oder deren einzelne Profilstücke samt deren Füßen der einfacheren Herstellung
halber aus gezogenen Profilen 5 und 6 bestehen, die am Fuß in der Umfangsrichtung
durch Füllstücke (durch diagonale Linien 25 angedeutet) in üblicher Weise auseinandergehalten
sind. Zur Bildung des Schlitzes 2 ^ kann hierbei am Schaufelfuß und, falls es sich
um längere Schaufeln handelt, auch am Schaufelkopf, sowie erforderlichenfalls noch dazwischen
ein entsprechend der Schlitzform gebildetes Füllstück 26, 27 oder ein Steg zwischen
beide Profils.tücke eingelegt sein. Diese Füllstücke oder Stege können mit einem der
r eiden Profilstücke oder mit beiden verlötet, verschweißt oder vernietet (wie in Abb. 6 am
Schaufelkopf angedeutet) oder in ähnlicher Weise befestigt oder es kann eine andere Verbindung
der beiden Profilstücke 5 und 6 untereinander hergestellt sein. Die Füllstücke 26 8c
und 27 oder etwaige Stege können auch mit ■ einem der beiden Profilstücke 5 oder 6 aus
einem Stück bestehen oder aus diesen herausgearbeitet sein, so daß ein Losewerden oder
Herausfliegen der Füllstücke oder Stege durch Erschütterungen oder unter dem Einfluß der
Fliehkraft nicht eintreten kann.
Im Falle das ganze Profil durch zwei oder mehr Schlitze mehrfach unterteilt ist, können
die Füllstücke oder Stege sinngemäß je mit einzelnen der Profilstücke aus einem Stück
bestehen.
Bei längeren Schaufeln, die mitunter nach außen zu mit verjüngter Breite oder verjüngtem
Profil hergestellt werden, kann diese Verjüngung sich entweder nur auf das Hauptprofils
mit längs der Schaufel gleichbleibendem Schlitz- und Hilfsprofilquerschnitt erstrecken,
oder es kann auch das Hilfsprofil 6 samt Schlitz mit veränderlichem Querschnitt oder verjüngt ausgeführt sein.
Bei dar Ausführung nach Abb. 4 kann auch nur das Hauptprofil 5 einen Fuß und gegebenenfalls
einen Kopf zur Befestigung in einem Kopfring besitzen, während das vorgelagerte
Hilfsprofil 6 an das Hauptprofil angesetzt und in ähnlicher Weise wie bei Abb. 6 mit diesem
sowie gegebenenfalls auch mit dem Kopfring ver' unden ist. Ferner kann bei gekrümmtem
Schlitz ähnlich Abb. 1 die Krümmung auch no nach einer anderen Kurve als einem Kreisbogen
erfolgen, insbesondere kann diese Kurve zweckmäßig in manchen Fällen beim Austritt nach
dem Schaufelrücken hin zwecks guten Überganges in diesen einen größeren Krümmungsradius
besitzen als beim Spaltanfang auf der Eintrittsseite. Unter Umständen kann es weiterhin, z. B. bei längeren Schaufeln, genügen,
wenn das vorgelagerte Hilfsprofil sich nur ü'er einen Teil der Schaufel, z.B. vom
Fuß oder vom Schaufelende her erstreckt. Eine weitere Ausführung der Erfindung kann
darin bestehen, daß Haupt- und Hüfsprofil aus verschiedenen Baustoffen hergestellt werden,
indem z. B. das hauptsächlich kraftaufnehmende. Hauptprofil aus den bisher üblichen
Baustoffen, z. B. Stahl oder Bronze, das Hüfsprofil dagegen zwecks Verminderung der Flieh-
"* kraftbeanspruchung des Schaufelfußes oder
wegen besserer Eignung für die Bearbeitung oder Herstellung oder gegenüber den schleifenden
Wirkungen des Dampf- oder Gasstromes aus einem anderen Baustoff oder einer anderen Legierung, z. B. aus Aluminium, hergestellt
wird.
Claims (16)
1. Lauf- oder Leitschaufel, insbesondere für Dampf- und Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet,
daß das ganze Schaufelprofil in der Strömungsrichtung des Dampfes oder Gases ähnlich wie bei Spaltfiügeln
oder unterteilten Flügelprofilen von Flugzeugen in zwei oder mehrere Profilstücke
unterteilt ist.
2. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Laufschaufeln der zwischen den Profilstücken befindliche Spalt gekrümmt ist und vom Eintritt nach der Rückenseite der
Schaufel hin entweder gleichen oder abnehmenden Querschnitt besitzt.
3. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Leitschaufeln der zwischen den Profilstücken befindliche Spalt von einer gewissen
Stelle des Eintritts ab nach dem Austritt, d. h. nach dem Schaufelrücken hin, düsenförmig erweitert ist.
4. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die
Profilstücke durch dazwischen gesetzte Füllstücke am Schaufelfuß oder Schaufelkopf
oder dazwischen voneinander getrennt sind, wobei die Füllstücke mit den Profilstücken
in geeigneter Weise (z. B. durch Löten) verbunden sein können.
5. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die
Füllstück^ bei einfacher Unterteilung des Profils mit einem der I ei den Profilstücke,
bei zweifacher Unterteilung mit zweien der drei Profilstücke und I ei mehrfacher
Unterteilung in ähnlicher Weise mit ein- ' zelnen Profilstücken aus einem Stück bestehen.
6. Ausführung der Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spalten für den Dampf- oder Gasdurchtritt aus dem Profil herausgearbeitet sind.
7. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die
Unterteilung der Schaufel nur bis zu deren Fuß durchgeführt ist, so daß die einzelnen
Profilstücke einen gemeinsamen Schaufelfuß besitzen.
8. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die
Unterteilung der Schaufel auch durch deren Fuß geführt ist, so daß jedes der einzelnen
Profilstücke seinen eigenen Fuß besitzt.
9. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur
das Hauptprofil einen Fuß und gegehenenfalls auch einen Kopf für Befestigung in
einem Kopfring besitzt, während das vorgelagerte Hüfsprofil an das Hauptprofii
angesetzt und mit diesem verbunden ist.
10. Ausführung der Schaufel nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das vorgelagerte Hüfsprofil mit eynem Kopfring verbunden ist.
ri. Ausführung der Schaufel nach Anspruch
i, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen den Profilstücken nach
einem Kreisbogen gekrümmt ist.
12. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spalt nach einer Kurve gekrümmt ist, die beim Austritt nach dem Schaufelrücken
hin einen größeren Krümmungsradius besitzt als beim Spaltanfang.
13. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spalt als gerader Schlitz ausgebildet ist.
14. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei
veränderlichem Schaufelprofil längs der Schaufel entweder nur das Hauptprofil bei
gleichbleibenden Querschnitten für das Hüfsprofil sowie den Spalt oder auch das Hüfsprofil oder der Spalt längs der
Schaufel veränderlichen Querschnitt besitzen.
15. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das
' vorgelagerte Hüfsprofil sich nur über einen Teil der Länge des Hauptprofils erstreckt.
16. Ausführung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß
Haupt- und Hüfsprofil aus verschiedenen Baustoffen bestehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEW61666D DE390486C (de) | 1922-07-14 | 1922-07-14 | Schaufel, insbesondere fuer Dampf- und Gasturbinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEW61666D DE390486C (de) | 1922-07-14 | 1922-07-14 | Schaufel, insbesondere fuer Dampf- und Gasturbinen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE390486C true DE390486C (de) | 1924-02-20 |
Family
ID=7606371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEW61666D Expired DE390486C (de) | 1922-07-14 | 1922-07-14 | Schaufel, insbesondere fuer Dampf- und Gasturbinen |
Country Status (1)
Country | Link |
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