DE433183C - Schaufeln fuer achsiale Dampf- oder Gasturbinen - Google Patents

Description

Es sind Verschaufelungen für achsiale Dampf- oder Gasturbinen bekannt, bei welchen die Eintrittskanten der Schaufeln behufs Vermeidung von Energieverlusten abgerundet wurden.

Bei den mit hochgespanntem Dampf arbeitenden Turbinen ist die Wasserbildung im Dampfe durch die frühere Erreichung der Sättigungsgrenze eine große. Die Wassertropfen, die vom Dampf nicht mit derselben Geschwindigkeit mitgenommen werden, lagern sich schichtenartig an den Schaufelköpfen an und wirken auf die Schaufel am äußeren Umfang unter einem vom eintretenden Dampfstrahl abweichenden Winkel zerstörend einu Würde man die Schaufelwinkel nach der Dampfströmung wählen, so würden die viel steiler einfallenden Wassertropfen unmittelbar an die Schaufelkanten anprallen.

ao Um nun dem vorzubeugen, müssen die Schaufelwinkel so ausgebildet werden, daß in jenem Teile der Schaufel, in welchem die Wassertropfenbildung auftritt, der Dampf

_ auf die Innenseite der Schaufel stößt, während das Wasser die stoßfreie Führung erhält.

Die Form der Schaufel wird also gemäß der Erfindung derart gewählt, daß auf die Wirkung der Wasserstöße Rücksicht genommen wird, während von der für die Dampfströmung richtigen Form bewußt abgewichen wird. Dieses Abweichen von der für die Dampfströmung richtigen Schaufelform muß so weit in der radialen Richtung nach innen ausgeführt werden, bis die AYirkung der Wasserstöße vernachlässigbare Werte annimmt, d. h. bis die Zone trockenen Dampfes erreicht ist. Von da an wird die Schaufelform bis zum Schaufelfuß wieder die normale Ausbildung erhalten.

Dementsprechend besitzen die Treibmitteleintrittskanten der Schaufeln, dort wo sie der Wirkung der Wasserstöße ausgesetzt sind, eine Abrundung, die so weit in der radialen Richtung nach innen geführt wird, bis die Zone trockenen Dampfes erreicht wird, wo die Wassertropfenbildung nicht mehr auftritt.

Diese Ausführung bietet Vorteile für die

Strömungsverhältnisse innerhalb weitgehender Belastungsänderungen, ßei Belastungsänderungen ändern sich natürlich auch die Strömungsrichtungen, insbesondere beim Austritt aus den Laufschaufelkanälen; auch diesen Abänderungen gegenüber bietet die Ausführung den Vorteil, daß der stärkeren Veränderung am äußeren Umfang die größere Abrundung der Schaufelkante entspricht. ίο Die Abb. ι bis 5 zeigen Ansichten und Schnitte mehrerer Ausführungsformen von .Schaufeln. Die Abb. 1 der Zeichnung veranschaulicht einen Teil des Läufers und des Leitschaufelträgers im Schnitt und mehrere ig Ausführungsformen der Schaufeln in Ansicht. Die Abb. 2 bis 4 stellen Schnitte nach den Linien I-I, II-II, ΙΠ-ΙΙΙ der Abb. 1 dar. Abb. 5 stellt eine Ansicht der abgerundeten Schaufel gemäß der Erfindung dar, und Abb. 6 zeigt das Geschwindigkeitsdreieck am Schaufelfuß im Schnitte I-I, Abb. 7 die Geschwindigkeits\*erhältnisse im Schnitte II-II und Abb. 8 jene im Schnitte III-III nach Abb. i.

Die in dem Turbinengehäuse oder im Leitichaufelträger c befestigten Leitschaufeln sind mit a, a_v a„ und a_s, die in den Läufer r eingesetzten Laufschaufeln mit b, b_t, b.₂ und b₃ bezeichnet. Die Strömungsrichtung des Betriebsmittels ist durch den Pfeil A angedeutet. Wie die Abb. 1 zeigt, weichen bei allen Ausführungsformen der Schaufeln die Eintrittskanten von einer radial verlaufenden Geraden ab. Bei den Schaufeln a, a₃ und b₃ sind die Eintrittskanten und die Austrittskanten nach beliebig verlaufenden Kurven geformt; bei den Schaufeln b, a„ und b.₂ verläuft die Austrittskante nach einer radialen Geraden, während ein Teil der Eintrittskanten gerade und der übrige Teil bogenförmig ist. Bei der Schaufel Ib₁ ist die Eintrittskante und bei der Schaufel Ci₁ sind beide Kanten nach einer gebrochenen Geraden geformt.

Die Eintrittskanten der Schaufeln, hauptsächlich der nicht nach einer radialen Geraden verlaufende Teil derselben ist, wie die Abb. 2 bis 4 zeigen, abgerundet, während die übrigen Kanten in der üblichen Weise scharf ausgebildet sind. Um bauliche Schwierigkeiten zu vermeiden, werden meistens die Austrittskanten der Laufschaufeln gerade oder nur ganz wenig gebogen auszuführen sein. Die Spalte zwischen den Aus- und Eintrittskanten können gleich oder veränderlich sein, wie dies aus Abb. 1 hervorgeht.

Die Umfangsgeschwindigkeit wächst mit ■ zunehmendem Durchmesser von dem Werte U₁ auf U₂ und u_s. Am Schaufelfuß (Abb. 6) ist reiner trockener Dampf, im Querschnitt II-II (Abb. 7) ist bereits geringe Wassertropfenbildung, die eine Verzögerung der Eintrittsgeschwindigkeit vl auf vl' und damit eine Verringerung und Ablenkung der relativen Dampf geschwindigkeit wl auf wl' mit sich bringt, was nahe am Schaufelkopf für den ι Querschnitt III-III (Abb. 8), in welchem fast die stärkste Wassertropfenbildung auftritt, ^: im verstärkten Maße gilt, so daß eine bedeutende Ablenkung und Verringerung der relaj tiven Geschwindigkeit wl auf den Wert wl" eintritt. Dieser Tatsache ist durch die stärkere Abrundung der Schaufeleintrittskante am Schaufelkopf Rechnung getragen.

Die Erfindung soll insbesondere für die letzten Schaufelreihen der Turbine Anwendung finden, um einerseits den durch die Dampfnässe (Wasser) verursachten Zerfressungen und Zerstörungen der Schaufelkanten wirksam vorzubeugen und andererseits das Blasen des Dampfes gegen den Schaufelrücken auch bei verminderter Belastung und die dadurch verursachten Energieverluste (z. B. infolge Wirbel, Stöße) zu verhindern. Hauptsächlich bei starken Überbelastungen der Turbine treten in den Schaufelkanälen erheblich kleinere Treibmittelgeschwindigkeiten und auch gleichzeitig bedeutende Änderungen in der Strömungsrichtung des Treibmittels beim Übergang in die einzelnen Schaufeln auf, was bisher besonders bei den letzten Schaufelreihen äußerst störende Stöße gegen den Schaufelrücken ergab.

Durch die Erfindung kann die Formgebung der Kanten und Schaufeln derart erfolgen, daß innerhalb der weitesten Belastungsgrenzen sämtliche Treibmittelstrahlen von den vorderen Arbeitsflächen der Schaufeln aufgefangen werden und die Schaufeln eine geringere Abnutzung als bisher erleiden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Schaufeln für achsiale Dampf- oder Gasturbinen, bei welcher die Eintrittskanten der Schaufeln abgerundet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibmitteleintrittskanten der Schaufeln dort, wo sie der Wirkung der Wasserstöße ausgesetzt sind, eine Abrundung besitzen, die so weit in der radialen Richtung nach innen geführt wird, bis die Zone trockenen Dampfes erreicht wird, wo die Wassertropfenbildung nicht mehr auftritt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.