DE833100C

DE833100C - Turboverdichterschaufel mit Grenzschichtzaeunen

Info

Publication number: DE833100C
Application number: DEI1753A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Adamek
Original assignee: INCONEX HANDELSGESELLSCHAFT M
Current assignee: INCONEX HANDELSGESELLSCHAFT M
Priority date: 1950-08-23
Filing date: 1950-08-23
Publication date: 1952-03-03

Description

Turboverdichterschaufel mit Grenzschichtzäunen Die vorliegende Erfindung hat einen Turboverdichter insbesondere für große Förderhöhen zum Gegenstand, der einen guten Wirkungsgrad und eine hohe Belastbarkeit aufweist.
Verdichter mit diagonalerDurchströmungwerden gewählt, weil sie wegen ihres zentralen Einlaufs einen kleinen Schaufeldurchmesser an der Eintrittsseite haben, wodurch die kritischen Machschen Zahlen erst hei sehr hohen Drehzahlen auftreten können, und weil sie eine große Arbeitsaufnahme in einer Stufe haben. Die Kennlinien von diagonal durchströmten Verdichtern liegen zwischen denen von Axial- und Radialrädern. Diagonalräder besitzen gegenüber reinen Axialrädern eine große Unempfindlichkeit und haben gegenüber reinen Radialrädern kleinere Umlenkverluste im hintergeschalteten Leitapparat. Das ist insbesondere bei nachgeschalteten Axialrädern wichtig, weil diese von <leii Vorlaufbedingungen abhängig sind. Bei der Verwendung von Diagonalrädern tritt aber der Mangel ein, daß der mittlere Wirkungsgrad nicht die Werte erreicht, die theoretisch herauskommen müßten und deshalb hat man auf die Anwendung von Diagonalrädern vielfach verzichtet.
Analysierende Untersuchungen über die Wirkungsgrade in den einzelnen Stromfäden bei Diagonalverdichtern haben nun ergeben, daß die Wirkungsgrade der in Schaufelfu3nähe liegenden Stromfäden wesentlich größer und di-e Wirkungsgrade der in den Außenschnitten liegenden Stromfäden wesentlich kleiner als die theoretisch zu erwartenden sind. Diese Differenz ergibt sich daraus, daß die Grenzschicht an den Schaufelblättern Corioliskräften unterworfen ist, die die Grenzschicht an den Blättern nach außen abströmen läßt. Hierdurch tritt zwar eine Sanierung der Innenschnitte, aber eine weit schädlichere Auswirkung in den Außenschnitten der Schaufelblätter durch Anhäufung dieser Grenzschicht ein. Die Grenzschichtanhäufung führt ztlm Abreißen der Strömung, der hierdurch große Energien entzogen werden, so daß der mittlere Wirkungsgrad schlechter ist, als er ohne Abwanderung der Grenzschicht wäre.
Durch die vorliegende Erfindung soll der Wirkungsgrad der Diagonalverdichter durch Beseitigung der Grenzschichtanhäufungen erhöht und die Belastbarkeit vergrößert werden. Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, das Abwandern der Grenzschicht längs der Schaufelwand dadurch zu verhindern, daß auf den Schaufeln Grenzschichtzäune angeordnet «erden, die auf den Schaufeln etwa in Strömungsrichtung verlaufen. Die Zäune lassen zwar die Grenzschicht von .innen aus abwandern, aber bevor eine schädliche Hölle (Abreißen der Strömung) eintritt, wird die Grenzschicht beim Überklettern der Zäune von der energiereichen Hauptströmung mitgerissen. Durch den Verlauf der Grenzschichtzäune und ihre etwa senkrechte Stellung zum Schaufelblatt wird die Grenzschicht im beschriebenen Sinn beeinflußt.
Nach der Erfindung können die "Zäune von einem minimalen Wert zu einem maximalen Wert von der Größenordnung etwa der Grenzschichtdicke (wenige mm) längs der Hauptströmung ansteigen und entweder längs der ganzen Schaufel oder nur in den besonders gefährdeten Gebieten angeorchiet sein.
Dieerfindungsgemäßen Grenzschichtzäuriekönnen auch für reine Axialstufen verwendet werden, wodurch bei Axialrädern eine größere Schaufelblatttiefe gewählt und dadurch eine größere Arbeitsaufnahme der Einzelstufe erreicht wird.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt, es zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch eine Verdichteranlage, Abb.2 bis 4 im Schema dargestellte Schaufeln mit verschieden angeordneten Grenzschichtzäunen und Abb. 5 bis 7 Schnitte durch die Schaufeln nach den Linien V-V, VI-VI und VII-VII der Allb. 3 und 4. Eine diagonal durchströmte \'erdicht-erstufe i führt über die Austrittsleitvorrichtung 2 zu einer' axial durchströmten Stufe 3, an die ein Leitgitter 4 anschließt. Weitere :\xialstuf.en l;önrren vorgesehen sein. Der Lufteintritt erfolgt bei 5.
Die Schaufeln 6 der Verclichterstufe i 1>esitze11 Grenzschiclitzäune 7, die etwa in Strömungsrichtung verlaufen. Sie stehen zweckmäßig senkrecht auf dein Schaufelblatt und können gestaffelt angeordnet und von verschiedener Länge :ein. \Vie in der Abb. 7 dargestellt, können die Zäune 7 von einem minimalen zu einem maximalen Wert ansteigen. Sie sind vornehmlich auf der gefährdetsten Seite der Schaufeln6 vorgesehen, können aber auch, wenn es erforderlich sein sollte. auf beiden Schatifelseiteir vorhanden sein.

Claims

PATEITANSPR1"CHF: i.Turl)overdicliter für große Förderhöhen finit axialer, vorzugsweise cliagoilaler Durch- strömung, dadurch gekennzeichnet, claß auf den Schaufeln (6) Greilzsclliclltziiuiie (7) angeordnet sind, die etwa in Strö rntingsrichtung verlaufen. 2. Turboverdichter nach .\risprucli i, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzschichtzäune (7) etwa senkrecht auf (lern Schaufelblatt (6) stehen. 3. Turboverdichter nach .\iisprucli i und 2, dadurch gekennzeichnet, daf3 die Grenzschicht- zäune (7) von einem minimalen zu einem maxi- malen Wert, z. 13, von der Größenordnung der Grerizschichtdickc (wenige 111111) ansteigen. 4. Turboverdichter nach Anspruch i bis 3, da- durch gekennzeichnet, daß die Grenzschicht- zäune (7) von unterschiedlicher Länge sind. 5. Turboverdichter nach Anspruch i bis 4, da- durch gekennzeichnet, claß die Grenzschicht- zäune (7) auf der gefährdetsten Seite der Schaufeln (6) vorgesehen sind. 6. Turboverdichter nach :\nspruch 1 bis 4, da- durch gekennzeichnet, dal3 die Grenzschicht- zäune (7) auf beiden Schaufelseiten vorgesehen sind.