CH195416A - Leitschaufel für Dampf- oder Gasturbinen, insbesondere für den Niederdruckteil solcher Turbinen. - Google Patents

Description

  Leitschaufel für Dampf- oder Gasturbinen, insbesondere für den       Niederdruckteil    solcher     Turbinen.       Infolge der     endlieben    Dicke der     Leitschau-          feln    von Dampf- oder     Grasturbinen    entsteht  hinter der Austrittskante solcher Schaufeln  im Spalt zwischen     Leit-    und     Laufachaufel-          kranz    einer Stufe ein Wirbelgebiet.

   Dies hat  im Spalt starke Störungen im Strömungsver  lauf zur Folge, so dass die Laufschaufeln von  den ins Laufrad eintretenden Arbeitsmittel  strahlen nicht so getroffen werden, wie bei  der Festlegung der     Laufschaufelform    ange  nommen wurde. Es treten daher unerwünschte  Verluste ein, die ihrerseits den Stufenwir  kungsgrad nachteilig beeinflussen.

   Um diesen  Übelstand zu beheben, ist es üblich, die     Leit-          schaufeln    aus Blech am Austrittsende     zuzu-          schärfen.    Eine solche     Zuschärfung    ergibt sich  für gewöhnlich zwangsläufig, weil der Aus  trittswinkel der     Leitschaufel    verhältnismässig  klein ist, und beim Überdrehen der Blech  schaufel, das Blech einseitig abgenommen  wird. Durch eine solche     Zuschärfung    der Aus-         trittskante    von Leitschaufeln wird das Wir  belgebiet hinter denselben, in der Strömungs  richtung des Arbeitsmittels betrachtet, ver  kleinert.  



  In der Praxis hat es sich nun gezeigt, dass  die Verkleinerung der Verluste, die man vor)  einer solchen     Zuschärfung    der     Leitschaufelaus-          trittskante    erwartete, aus unbekannten Grün  den nicht immer eintritt.  



  Von der Erfinderin durchgeführte treue  Versuche an Leitschaufeln und     Leitscbaufel-          modellen    haben im Gegensatz zu bisherigen  Auffassungen gezeigt, dass nicht nur die geo  metrische Form der Austrittskante, sondern  auch der Strömungszustand für die Grösse  des Wirbelgebietes hinter den Leitschaufeln  und somit für die Verlustgrösse der Stufe  massgebend ist. Es ist festgestellt worden,  dass je nach dem Zustand (Druck, Tempera  tur, Geschwindigkeit) des Strömungsmittels,  sowie den Kanalabmessungen, beim gleichen           leanalstück        einmal    das Wirbelgebiet gross und  das andere Mal klein wird trotz     Zuschärfungf     der Austrittskante.

   Durch     eingebende        i1Tes,un-          gen   <B>irr</B> der     Grenzschicht    wurde     erkannt,    dass       dieses    verschiedene Verhalten in erster Linie  vom     Turbulenzzustand    des Arbeitsmittels und  daher von der sogenannten     Reynolds'schein     Zahl abhängt.

   Bei kleiner     Iicy-nolds'seher     Zahl ist die Strömung im Spalt     selbst,        hinter     einer     zugeschärften    Austrittskante     abgelöst,     während sie bei grosser     Reynolds',cher        Zahl     anliegt.

   Die     Stufenverhiste    sind     deineutsl re-          chend        gross        oder        klein.        Nun        mnill         zwannf;släufig     vor allem im     Niederdruckteil    vorn Dampf-     und     Gasturbinen mit kleiner     lleynn@lds'srhcr        Zahl     gearbeitet     werden,    weil     hier        dieälni;h < it;    v  sehr gross ist.

   Daher sind die     5trnferni-erlsn,te     im     Niederdruckteil    nach     vorstehendem        gross,     und der     Wirkungsgrad    solcher     Stufen    ist ein  niedriger.  



  Es hat sich nun gezeigt,     dali        man        aueli     im Gebiete kleiner     Iteynolds'sclier        lieinrnzahl     ein Anliegen der Strömung an der     Zus,-hä        r-          fung    der     Leitschaufeln        er-zwingcri        lz:;urn,        wr@urrn     man emäss vorliegender     Erfindung    die     Ober-          ;

  2          fläche    der Leitschaufel mindestens kurz vor,  der     Zuschärfung    ihrer     Au,trittskante,    irr der  Strömungsrichtung     desArbeitsinittel@        betrach-          tet,    rauher ausbildet als     iin        übrigen    'feil.

   Ei  mag vorerst     widersirmig        erselieirien,    absieht  lieh einen Teil einer     Leitschaufel        rauher    zu  gestalten, jedoch hat es sieh     einwandfrei    ge  zeigt, dass dadurch der-     Wirkungsgrad    der  gesamten Stufe doch erheblich verbessert wird,  indem die in     Betraelit    kommende     Leitscharnfel-          Verlustzahl    beispielsweise von 3      ;'o        auf    2      /0,     oder noch weniger, verringert werden kann.  



  Auf der Zeichnung sind zwei     beis1ücl,-          weise        Ausführungsformen    des     Erfindungsge-          genstandes        veranschaulicht,    rund zwar zeit       Fig.    1 die Abwicklung eures Schnittes in  der     Umfangsrichtung    durch     einen    Teil der  zeit- und     Laufradsehaufelung    einer Dampf  turbinenstufe,

   und       Fig.    2 die Abwicklung eines     Schnittes    in  der     Umfangsrichtung        durch    einen Teil einer  abgeänderten     Ausführungsform    der     Leitrad-          schaufelung.       In     Fig.    1     i,t    1 die     Leitrad-    und 2 die       Larifradscbaufelung        einerDampfturbinenstufe.     3 bezeichnet den zwischen diesen zwei Schau  felungen 1, 2     vorbandenen    Spalt.

   Die Ober  fläche der     Leitschaufeln    1 ist von der Stelle  4 an, die in der Strömungsrichtung des Damp  fes     betrachtet    kurz vor der     Zuschärfung    5 der  Austrittskante dieser Schaufeln 1 liegt, rau  her ausgebildet, als der übrige Teil der     Schau-          feloberfläche.    Die     Rauheit    ist künstlich er  zeugt, und zwar dadurch, dass in den Ober  flächenteil 6 Rillen eingegraben sind.

   Durch  diesen     aufgerauhten    Teil 6 wird der in     Fig.    1       eingetragene    Verlauf der     Stromlinien    des     Ar-          beitsniittels    erzwungen. Wie gezeigt, liegt  die Strömung weitgehend an die     Zuschärfung     5 der Leitschaufeln 1 an, so dass in der     auf     die     Laufschaufeln    2 auftreffenden Strömung  kehre     Wirbelgebiete    mehr vorhanden sind.

    Die     Beaufschlagung    der     Laufschaufeln    2 ist  daher eine recht gleichmässige und der     Wir-          liurrgsgrad    der     Laufschaufelung    dementspre  chend hoch.

      Sind die Leitschaufeln 7 in der irr     Fig.    2  gezeigten Weise gegen das     Austrittsende    so       ausgebildet,    dass die konkave und konvexe       Seite    in eine gemeinsame Schneide 8 auslau  fen, so empfiehlt es sich, auf beiden Seiten  kurz vor dein     Beginn    der     Zuschärfung    eine       rauhere    Strecke 9     bezw.    10 vorzusehen.  



  Die Rauheit kann auch dadurch erhalten  werden, dass au den rauher auszugestaltenden       Oberflächenteilen    Erhöhungen, z. B. in     Ferm     von Drähten, angebracht werden.  



  Die rauhere Ausgestaltung der     Leitscbau-          feloberfläche    hat, in der Strömungsrichtung  des Arbeitsmittels betrachtet, immer minde  stens kurz vor der     Zuschärfung    der     Austritts-          kaute    der Schaufel zu beginnen, damit das  angestrebte Anliegen der Strömung an die       Zuschärfung    der Austrittskante erfolgt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Leitschaufel für- Dampf- oder Gasturbinen, insbesondere für den Niederdruckteil solcher Turbinen, mit zugeschärfter Austrittskante, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Schaufel mindestens kurz vor der Zu schärfung der Austrittskante, in der Strö mungsrichtung des Arbeitsmittels betrachtet, rauher ist als im übrigen Teil. UNTERANSPRüCHE 1. Leitschaufel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit künstlich erzeugt ist.

   2. Leitschaufel nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem rauh zu gestaltenden Teil der Schaufeloberfläche künstlich angebrachte Erhöhungen vorhanden sind.