DE575351C - Leitkanal fuer stossfreien Eintritt ueber die ganze Laenge von Laufschaufeln, insbesondere fuer Niederdruckstufen von Dampf- oder Gasturbinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AIH
27. APRIL 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Vr 575351 KLASSE 14 c GRUPPE 12

Aktiengesellschaft vormals Skodawerke in Pilsen in Prag*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Mai 1930 ab

ist in Anspruch genommen.

Der Unterschied der Umfangsgeschwindigkeiten von radial angeordneten Schaufeln von Dampf- oder Gasturbinen am Ende und am Fuß der Laufschaufeln nimmt, insbesondere S bei großen Schaufeln, wie sie bei Niederdruckstufen Verwendung finden, leicht einen so großen Wert an, daß der Eintritt über die ganze Länge der Laufschaufel, d. h. vom Schaufelfuß bis zum. Schaufelende, praktisch nicht mehr stoßfrei erfolgt. Die Folge davon ist ein unwirtschaftliches Arbeiten solcher Schaufeln.

Diesen Nachteil versuchte man bei Überdruckturbinen dadurch· auszuschalten, daß die Querschnitte der Laufschaufeln durch Verdrehung derselben den veränderlichen Umfangsgeschwindigkeiten angepaßt wurden. Die Herstellung solcher Schaufel ist aber schwierig. Ein weiterer Nachteil dieser Lösungsart

so ist das Auftreten einer Zweigströmung in Richtung der Schaufellänge zwischen Laufrad und Leitscheibe.

Ein anderer Vorschlag, die eingangs genannten Übelstände zu beheben, bezieht sieb auf Gleichdruckturbinen und geht dahin, die as Laufschaufeln unverändert zu lassen und der veränderlichen Umfangsgeschwindigkeit durch Verkürzen des Austrittskanals der Leitscheibe Rechnung zu tragen. Dadurch erfolgt eine Ablenkung des Treibmittelstrahles, die dem Grad der Verkürzung proportional ist und dazu verwendet wird, bei unveränderten Laüfradschaufelwinkeln stoßfreien Eintritt über die ganze Länge der Laufschaufel zu erzielen. Die Verkürzung des Kanals verteuert aber die Herstellung der Leitscheibe und ergibt infolge veränderlicher Spaltgröße ungünstige Spaltverhältnisse. Eine radiale Zweigströmung wird ebenfalls nicht vermieden.

Alle diese Nachteile vermeidet die Erfindung dadurch, daß bei unveränderlichem Efweiterungsverhältnis über die 'ganze radiale Höhe des Leitkanals der Austrittswinkel der Leitschaufeln über deren ganze Länge sich in radialer Richtung so ändert, daß bei über die ganze Länge der Laufschaufel unveränderlichem Eintrittswinkel der Eintritt des Dampfes in die Laufbeschaufelung stoßfrei erfolgt.

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Josef Beivar und Vladimir Ktivanek in Pilsen.

Das Wesen der Erfindung sei nun an Hanc der schematischen Zeichnung beispielsweise erläutert. Abb. ι zeigt die Geschwindigkeitsdreiecke für Schaufelfuß, Schaufelmitte und Schaufelende, während Abb. 2 einen zur Turbinenachse parallelen Schnitt durch einen Leitkanal gemäß der Erfindung vorstellt.

In beiden Abbildungen ist mit vollen Linien

die Schaufelmitte, mit strichUerten Linien der Schaufelfuß und mit strichpunktierten Linien der Schaufelkopf gemeint.

Die absolute Austrittsgeschwindigkeit aus dem Leitkanal, welche für alle Stellen des Austrittsquerschnittes gleich ist, ist mit bezeichnet. Die Winkel /S₁ und ß_s bezeichnen den Ein- und Austrittswinkel der Laufschaufel und sind gleichfalls längs der ganzen Schaufellänge unverändert. Die Austrittswinkel der Leitschaufel O₁, a_s und σ₂ sind »o längs der Schaufellänge derart zusammenhängend veränderlich, daß der Eintritt in die Laufschaufel stoßfrei erfolgt; W₁₁, w_ls, w/₁₂ sind die relativen Eintrittsgeschwindigkeiten in die Laufschaufel beim Schaufelfußj Schaufeimitte und Schaufelkopf, und w_2i, w_2s, w%t sind die relativen Austrittsgeschwindigkeiten. Die absoluten Austrittsgeschwindigkeiten sind analog mit C₂₁, c_2s, C₂₂ bezeichnet.

Um eine Zweigströmung in radialer Richtung im Spalt zwischen Leit- und Laufschaufel zu verhindern, ist es erforderlich, daß das Verhältnis der Axialkomponente der absoluten Austrittsgeschwindigkeit aus dem Leitkanal und der Axialkomponente der relativen Austrittsgeschwindigkeit aus dem Laufrad, C

d. i.

Cl

, durchwegs das gleiche bleibt.

Die Einhaltung dieser Bedingung wird durch den Leitkanal gemäß der Erfindung ermöglicht. Abb. 2 zeigt einen ebenen, zur Achse der Turbine parallelen Schnitt durch den Leitkanal einer Gleichdruckstufe für überkritisches Gefälle. Der Kanal wird, einerseits durch die Leitscheibe und deren äußeren Kranz, andererseits durch zwei Leitschaufeln i, 1' gebildet. Die . Schaufeln bestehen aus einem zylindrischen Eintrittsteil 3, dem die eigentliche Änderung des Austrittswinkels bewirkenden flächigen Mittelteil 4 und dem abgeschrägten Außenteil 5. Zwischen dem zylindrischen Eintrittsteil 3 und dem Mittelteil 4 wird vorteilhaft ein ebener Zwischenteil 8 eingeschaltet, der die Gleichhaltung des Verhältnisses m : η erleichtert. Der ebene Teil 8 schließt dabei tangential an den. zylin- ob drischen Teil an. Die Austrittskanten 6 sind radial, und jede Achse 7 der zylindrischen Fläche 3 ist parallel zur radialen Austrittskante der vorhergehenden Schaufel. Die Enden der Austrittsteile 5 sind zwecks Erzielung der für überkritisches Gefälle notwendigen Erweiterung abgesdhrägt.

Die in den Zeichnungen strichliert dargestellten Lagen der Schaufelkanten ergeben sich dadurch, daß der ebene Schnitt durch den Kanal, weil parallel zur Turbinenachse geführt, nur zu einer Kante 6 und zu dem hierzu parallelen Zylinder mit dsr. Achse 7 senkrecht stehen kann. Alle anderen Teile des Kanals projizieren sich auf die Schnittebene bereits unter einem bestimmten Winkel, wodurch die strichliert angedeuteten Lagen zustande kommen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Leitkanal für stoßfreien Eintritt über die ganze Länge von Laufradschaufeln, insbesondere für Niederdruckstufen von Gas- oder Dampfturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß bei unveränderlichem Erweiterungsverhältnis (m : n) über die ganze radiale Höhe des Leitkanals der Austrittswinkel (α) der Leitschaufeln über deren ganze Länge in radialer Richtung sich so ändert, daß bei über die ganze Länge der Laufschaufel unveränderlichem Eintrittswinkel der Eintritt des Dampfes in diese stoßfrei erfolgt.

2. Leitkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal aus einem seitlich zylindrisch begrenzten Eintrittsteil (3), einem flächigen Mittelteil (4) und dem Austrittsteil (5) besteht, wobei der Eintrittsteil (3) und der flächige Mittelteil (4) durch einen ebenen Zwischenteil (8) verbunden sind.

3. Leitkanal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsteil eine Abschrägung aufweist, zum Zwecke, die für überkritisches Gefälle notwendige Erweiterung zu bilden.

Hierzu r Blatt Zeichnungen