Beschaufelung an Rotoren von Dampf- und Gasturbinen für Unter schallgeschwindigkeiten. Die Erfindung betrifft eine Beschaufe- lung an Rotoren von Dampf- und Gas turbinen für Unterschallgeschwindigkeiten, und sie bezweckt, durch möglichst verlust freie Umlenkung des Arbeitsmittels in .den Schaufelkanälen, bewirkt durch sinngemässe Formgebung derselben, einen höchsten Wir kungsgrad hinsichtlich der Ausnutzung der dem Treibmittel innewohnenden Energie zu erhalten.
Sämtliche Energieverluste in den Lauf schaufelkanälen von Dampf- und Gasturbi nen, also unter anderem auch die Reibungs- und Wirbelverluste, sind bisher nur summa risch durch einen sogenannten Schaufel koeffizienten berü3ksichtigt worden.
Das hängt damit zusammen, dass die kleinen Ab messungen der bis heute im Dampf- und Gas turbinenbau vorgesehenen Treibmittelkanäle ein experimentelles Eindringen in die Einzel vorgänge der die Verluste bedingenden Strö mungsvorgänge recht schwierig machb3n, so dass man über diese Vorgänge bis jetzt nur ein lückenhaftes Bild hatte. Von der Erfinderin durchgeführte Modellversuche mit unmittel- barer Verlustbestimmung und Druckmessun gen in den Kanälen haben nun erstmalig zu einem klaren Bild über die Abhängigkeit der Verlustgrösse von den Strömungsverhältnissen,
insbesondere von den Drücken an verschie denen Kanalpunkten geführt. Im Zusammen hang mit ,diesen Modellversuchen ergab sich vor allem, dass den Strömungsverhältnissen auf der Rückenseite der Schaufeln hinsicht lich Verlustbildung wesentliche Bedeutung zukommt; insbesondere wurde festgestellt, dass die Druckänderungen am Schaufelrücken ein bestimmtes Mass nicht überschreiten dür fen, falls die Energieverluste in den Lauf schaufelkanälen möglichst klein ausfallen sollen.
Dies stellt eine neue Erkenntnis gegen über der bisher üblichen Auffassung dar, ,die dahin ging, dass die Verluste in den Schaufel kanälen in erster Linie vom Umlenkungsgrad und der absoluten Grösse der mittleren Treib mittelgeschwindigkeit in den Kanälen ab hängen würden.
Den neu gewonnenen Erkenntnissen ist nun bei einer Beschaufelung an Rotoren von Dampf- und Gasturbinen, die mit Unter schallgeschwindigkeit arbeiten, gemäss vor liegender Erfindung durch eine Kombination von dimensionsbestimmenden Grössen Rech nung getragen.
Bei dieser Beschaufelung ist die Breite des Durchflussquerschnittes, senk recht zur mittleren .Strömungsrichtung ge messen, am Eintritt jedes Schaufelkanals gleich gross oder annähernd gleich gross wie die Breite des Kanals in der Schaufelmitte; ferner ist die letztgenannte Breite 1,2 bis 1;
ö Mal grösser als die Breite des Durchfluss- querschnittes am Austritt des Schaufelkanals, und schliesslich schneidet die Verbindungs linie von Ein- und Austrittskante eines Schaufelschnittes in jeder Schaufelhöhe die Mittellinie der Schaufelreihe in einem Punkt, dessen Abstand vom Schnittpunkt der Rückenlinie der vorhergehenden Schaufel mit jener Mittellinie kleiner als ein Viertel der auf genannter Mittellinie gemessenen Schau felkanalbreite ist.
Bei einer solchen Beschau- felung hat das Schaufelrückenprofil eine der artige Form, dass der statische Über- oder Unterdruck gegenüber -dem statischen Druck am Austritt des Kanals an keiner Stelle dieses Profils den O,3fachen Wert des der mittleren, theoretischen relativen Austritts- geschwindigkeit entsprechenden Staudruckes übersteigt.
Sind auch schon Beschaufelungen ähn licher Form bekannt geworden, so lagen die sen ganz andere Gesichtspunkte zugrunde als der Beschaufelung nach vorliegender Erfin dung. Erstere waren meistens nur das Er gebnis theoretischer Entwurfsberechnungen, wobei in erster Linie den Festigkeitsbean spruchungen Rechnung getragen wurde. Das führte zur Festlegung eines bestimmten Ver hältnisses zwischen der Breite des Durchfluss- querschnittes am Austritt des Schaufelkanals und der Schaufelteilung.
Mit keiner dieser bekannten Schaufelungen wurde aber be- zweckt, Schaufelprofile und Kanäle von sol cher Form zu erhalten, dass die Änderungen des statischen Druckes am Schaufelrücken innerhalb bestimmter Grenzen liegen, so dass die Energieverluste in den Laufschaufel kanälen von mit Unterschallgeschwindigkeit arbeitenden Dampf- oder Gasturbinen auf ein Minimum herabgedrückt werden.
Bei einer Formgebung .der Schaufelung an Rotoren von Dampf- und Gasturbinen nach vorliegender Erfindung wird erreicht, dass der Druckverlauf am Schaufelrücken der artig stetig ist, .dass geringste Ablösung und Wirbelbildung auftritt.
Zweckmässig werden dabei die Durchfluss- quersehnitte am Ein- und Austritt der Schau felkanäle so bemessen, dass am Eintritt eines jeden Schaufelkanals ein Überdruck von etwa 2 bis 10 % des Gesamtgefälles der betreffen den Stufe herrscht.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigt: Fig. 1 die Abwicklung eines Schnittes in der Umfangsrichtung durch zwei Schaufeln einer im übrigen nicht weiter gezeigten Lauf schaufelreihe, und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie E-A der Fig. 1.
E bezeichnet die Eintritts- und A die Austrittskante der Laufschaufeln S. Das Profil dieser Schaufeln ist von ;solcher Form, dass die Breite e des Durchflussquerschnittes, das heisst also des Kanals zwischen zwei Schaufeln S, senkrecht zur mittleren Strö mungsrichtung gemessen, am Eintritt gleich oder nur wenig grösser als die Breite 7n des Kanals in der Schaufelmitte (auf der Mittel linie I -I in der Umfangsrichtung der Schaufelreihe gemessen, das heisst also in der Mitte des Kanals zwischen dessen Ein- und Austritt) ist.
Diese Breite in ist 1,4 Mal grösser als die Austrittsbreite a des Kanals, das heisst als die Breite des Durchflussquer- schnittes senkrecht zur mittleren Strömungs richtung am Austritt des Schaufelkanals ge messen. Die Verbindungslinie E-A von Ein- und Austrittskante des Schaufelschnittes schnei det die Mittellinie <I>I-1</I> der Schaufelreihe in einem Punkte P, dessen Abstand h vom Schnittpunkt Q der Rückenlinie der vorher gehenden Schaufel mit jener Mittellinie I-1 kleiner als ein Viertel der Breite in ist.
Die Breite na muss für die Erreichung der mit der Erfindung angestrebten Wirkung 1,2 bis 1,6 Mal grösser sein als a.
Um gewünschtenfalls eine leichte Über druckwirkung von etwa 2 bis<B>10%</B> des Ge samtgefälles der jeweiligen Stufe zu erhalten, kann die Neigung von Boden u und Decke o des Kanals (Fig. 2) entsprechend gewählt werden.