DE1426862C - Gekrümmter Stromungskanal fur Dampf oder Gas, insbesondere fur Stromungsmaschi nen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gekrümmten Strömungskanal für Dampf oder Gas, insbesondere für Strömungsmaschinen, mit einer konkaven und einer ihr gegenüberliegenden konvexen Wand und mit zwei die Kanalhöhe begrenzenden Deckwänden.

Bekanntlich erzeugt in jedem gekrümmten Kanal die den Kanal durchfließende Strömung eine Sekundärströmung, die an der konkaven Kanalwand von der Mitte der Kanalhöhe zu den Deckwänden und an diesen.von der konkaven zur konvexen Wand fließt,-so daß das Strömungsmittel der Grenzschicht sich nahe der Deckwand an der konvexen Wand ansammelt, sich von dieser Wand ablöst und am Kanalausgang in Form zweiter Wirbelzöpfe abströmt. Die Sekundärströmung entsteht bekanntlich dadurch, daß in der Grenzschicht der Deckwände die Geschwindigkeit der primären Strömung infolge der Wandreibung geringer und somit auch die durch die Kanalkrümmung erzeugte Fliehkraft geringer als in der Mitte der Kanalhöhe ist und daß daher das Strömungsmittel an den Deckwänden von der konkaven zur konvexen Wand gedrängt wird. Der Energieverlust, den diese sekundäre, dreidimensionale Strömung durch diese Verschiebung, Verdickung und vermehrte Ablösung der Grenzschicht verursacht, ist bekanntlich vielmal — etwa zehnmal — so groß wie derjenige, den die ja nur zweidimensionale Ablösung allein bewirken würde.

Es sind eine, Anzahl von Mitteln bekannt, mit denen man den schädlichen Folgen dieser Sekundärwicklung zu begegnen gesucht hat (USA.-Patentschrift 2 920 864, belgische Patentschrift 638 547). Sie bestehen in zusätzlichen Schaufeln, die auf der konvexen und/oder konkaven Kanalwand und/oder einer oder beiden der Deckwände angeordnet sind und Teilen des primären Kanalstroms eine sozusagen tertiäre Strömung aufzwingen; diese soll die sekundäre Strömung vermindern (USA.-Patentschrift 2 920 864) oder — bei einer anderen Ausführung gar vermehren, nämlich beschleunigen und wegspülen (belgische Patentschrift 638 547).

Solche zusätzlichen Schaufeln aber haben offenbar die hier und wohl stets unerwünschte Eigenschaft, daß sie erstens die Schaufeloberfläche und somit die Wandreibung vermehren und zweites durch die Mischung der verschiedenen Strömungen zusätzliche Wirbel im Strom erzeugen.

Die Erfindung soll ohne solche zusätzlichen Schaufeln auskommen. Sie soll die Ursache der Sekundärströmung, das Fehlen der Umlenk-Fliehkraft in der Grenzschicht der Kanalwände, wettmachen, d. h. die mangelnde Fliehkraft durch ein in Richtung des Umlenkradius auswärts gerichtetes Druckgefälle in der den Endwänden nahen Schicht möglichst ersetzen, und zwar durch eine vorübergehende Drucksenkung in dem der konkaven Schaufelseite benachbarten Bereich und/oder ebensolche Druckerhöhung in dem der konvexen Schaufelseite benachbarten Bereich; sie soll zu diesem Zweck vorübergehend die Strömungsgeschwindigkeit in dem der konkaven Schaufelseite nahen Bereich vergrößern und in dem der konvexen Schaufelseite nahen Bereich verringern.

Die Erfindung besteht darin, daß die Kanalhöhc außer der Änderung, die sie im Verlauf vom Kanaleintritt zum Kanalaustritt hin um der beabsichtigten Verdichtung oder Entspannung willen erfordert, eine am Kanaleingang beginnende und zum Kanalausgang . wieder verschwindende Vermehrung an der konvexen

■ und/oder Verminderung an der konkaven Seite aufweist.

Ein erfindungsgemäßer Strömungskanal, und zwar ίο. ein Turbinen-Leitrad-Schaufelkanal, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 den Kanal in zur Turbinenachse koaxialem Zylinderschnitt,

F i g. 2 den Kanal in zur Turbinenachse normalem Schnitt entlang der Linie H-II der F i g. 1,

F i g. 3 die Abwicklung der konkaven Kanalwand, Fig. 4 die Abwicklung der konvexen Kanalwand. In Fig. 2 bis 4 ist um der Einfachheit willen nur ein halber, d. h. der von der Kanalhöhenmitte zur einen Deckwand reichende Kanalquerschnitt dargestellt. Es bezeichnen α und c die Eintritts- bzw. die Austrittskante der konkaven Kanalwand und b und d die Eintritts- bzw. die Austrittskänte der konvexen Wand. Die Deckwand ist «,nicht wie bei 25»üblichen Schaufelkanälen zylindrisch'oder konisch, sondern zweidimensional gewölbt; denn die Kanalhöhe ist im Bereich der Kanalkrümmung an der konkaven Wand verringert und an der konvexen Wand vermehrt. Es wird also vorübergehend, d. h. im Bereich der Krümmung, die Strömungsgeschwindigkeit an der konkaven Wand vergrößert und an der

■ konvexen Wand verkleinert, also nach dem Bernoulli-Gesetz der Druck an der konkaven Wand gesenkt und an der konvexen Wand erhöht. Es wird also durch die Änderung der Kanalhöhen ein Druckgefälle von der konvexen zur konkaven Seite geschaffen, welches der durch die Fliehkraft in der Kanalkrümmung bewirkten Zentrifugalkraft gleichgerichtet ist, und somit das Manko an Zentrifugalkraft, das in der Grenzschicht der Deckwände infolge der dort wegen der Wandreibung geringeren Geschwindigkeit vorhanden ist, wenigstens teilweise ausgeglichen. Die Zeichnung zeigt die Verkürzung bzw. Verlängerung der Kanalhöhe nicht in absoluten Größen, sondern nur in der Tendenz.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gekrümmter Strömungskanal für Dampf oder Gas, insbesondere für Strömungsmaschinen, mit einer konkaven und einer ihr gegenüberliegenden

   . konvexen Wand und mit zwei die Kanalhöhe begrenzenden Deckwänden, dadurch g e kennzeichnet, daß die Kanalhöhe außer der Änderung, die sie im Verlauf vom Kanaleintritt zum Kanalaustritt hin um der beabsichtigten Verdichtung oder Entspannung willen erfordert, eine am Kanaleingang beginnende und zum Kanalausgang wieder verschwindende Vermehrung an der konvexen und/oder Verminderung an der konkaven Seite aufweist.