Strömungsmitteldurchtlusskanal Die vorliegende Erfindung betrifft Kanäle, die von gekrümmten Seitenwänden begrenzt und für den Strömungsmitteldurchfluss bestimmt sind, insbe sondere Schaufelkanäle bei Turbinen für elastische Strömungsmittel.
Wie bekannt, müssen im Falle des Durchflusses elastischer Strömungsmittel durch eine Reihe von gekrümmten Kanälen, wie z. B. durch die Schaufel kanäle von Turbinen, die mit elastischen Strömungs mitteln arbeiten, die entstehenden Zentrifugalkräfte durch Druckgefäfie ausgeglichen werden.
überdies ergibt sich, wenn die Kanäle durch Stirnwände, bei Turbinenschaufeln als Fuss und Deckband be zeichnet, die stromaufwärts über die Kanten der Schaufeln vorragen, begrenzt sind oder wenn die hochdruckseitige Geschwindigkeitsverteilung zwi schen Fuss und Deckband sonstwie gestört ist, eine ungleichmässige Verteilung von Zentrifugalkräften und damit des Druckes auf beiden Seiten der Schau feln ergeben, und es bilden sich Wirbelpaare in jedem Kanal am Fuss und am Deckband, die den gewünschten Stromliniendurchfluss durch die Ka näle stören.
Diese Wirbelpaare bestehen in jedem Kanal un abhängig voneinander, bis sie sich an den Schaufel- hinterkanten treffen, wo ein Geschwindigkeitssprung hervorgerufen wird, der eine unstabile Wirbelstrasse und damit einen Energieverlust in der Strömung hervorruft.
Die Bildung solcher Wirbel kann vermieden oder wenigstens ihr Ausmass verringert werden, wenn es gelingt, die Geschwindigkeit des Strömungsmittels in der Nähe von Fuss und Deckband derjenigen der Mittelzone anzugleichen. Dies konnte, wenigstens zum Teil, durch Abziehen der Grenzschichten durch öffnungen in Fuss und Deckband erreicht werden, aber ein solches Vorgehen würde wiederum neue Verluste mit sich bringen, die einem durch Ver ringerung der Wirbelbildung erzielten Gewinn ent gegenwirken.
Die vorliegende Erfindung zielt auf die Vermei dung solcher Wirbel auf Grund von Mitteln, die selbst keine neuen Verluste bedingen. Gemäss der Erfindung wird dies erreicht durch Abändern der Kanalform, indem die Krümmung gegen den Boden und die Decke zu am Austrittsende des Kanals ge genüber derjenigen in der Mitte vergrössert ist, um das Druckgefälle im Strömungsmittelstrom in der Nähe des Bodens und der Decke am Kanalaustritts- ende zu erhöhen und dadurch der Tendenz zur Wir belbildung entgegenzuarbeiten, wie sie durch die Verringerung der Strömungsmittelgeschwindigkeit am Boden und an der Decke hervorgerufen wird,
welche Verringerung durch die Strömungsmittel- reibung mit den Stirnwänden bedingt ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes ist in der Zeichnung an Hand der Ausbil dung einer Gasturbinenschaufel veranschaulicht. Es zeigen: Fig. <B>1</B> eine gemäss der Erfindung abgeänderte Turbinenschaufel und Fig. 2-4<B>je</B> einen Querschnitt dieser Schaufel nach der Linie A-A, B-B bzw. C-C der Fi '-. <B>1.</B> Die Schaufel nach Fig. <B>1</B> ist von üblicher Kon struktion, mit einem Fuss, der am Turbinenrad be- festigbar.ist,
und dem Schaufelblatt 2, das sich vom Fuss aus erstreckt. In einem Schaufelkranz sind nor malerweise eine Anzahl solcher Schaufeln vorhan den, wobei die Stirnflächen der Schaufelfüsse an- einanderstossen und die Oberseiten letzterer einen durchgehenden Boden<B>3</B> bilden, der die eine Wand des von benachbarten Schaufeln gebildeten, ge krümmten Kanals darstellt. Die Schaufeloberenden sind normalerweise durch ein Deckband miteinander verbunden, das durch die gestrichelte Linie A-A angedeutet ist und die Decke für den zwischen be nachbarten Schaufeln liegenden Kanal bildet.
Der Kanal zwischen den Schaufeln ist somit von ge krümmten Seitenwänden, von denen die eine kon kav ist und durch die Vorderseite der gezeichneten Schaufel gebildet ist und die andere konvex ist und durch die Rückseite der benachbarten Schaufel ge bildet wird, und durch Fuss und Deckband begrenzt., Fuss und Deckband des Kanals üben infolge ihrer Reibung auf die anliegenden Schichten des elastischen Strömungsmittels einen die Geschwindig keit verzögernden Einfluss aus, so dass sich über die Kanalhöhe eine ungleichmässige Verteilung der Geschwindigkeit ergibt. Die daraus entstehende Druckverteilung ergibt eine Wirbelbildung, und diese Wirbel stören den Durchgang des Strömungsmittels in Stromlinienbahnen durch den Kanal und ergeben einen Energieverlust.
Gemäss der Erfindung wird dieser Energie verlust durch Vergrösserung der Schaufelkrümmung am Schaufelaustrittsende in Nähe von Fuss und Deckband gegenüber der Krümmung der Schaufeln in der Mitte verringert, indem die Schaufeln ein wärts gekrümmt werden, wie bei 4 und<B>5</B> angedeutet ist. Diese Änderung der Schaufelausbildung wirkt sich dahin aus, die Druckgefälle im Kanal wieder herzustellen, so dass die Druckgefälle in der Nähe von Fuss und Deckband dem Druckgefälle auf halber Höhe des Kanals, das heisst im Abschnitt B-B, angeglichen werden. Die aus dieser Abände rung sich ergebenden Querschnitte sind in Fig. 2 bis 4 gezeigt.
Die hier angegebene Schaufelausbildung ist na türlich zusätzlich zu den Schaufelwinkelkorrekturen, wie sie normalerweise vorgenommen werden, um den Unterschied im Durchmesser des Innen- und Aussenrandes bei Axialturbinen oder Kompressoren auszugleichen.
Die Erfindung kann angewandt werden auf die bewegliche Schaufelung, das heisst dort, wo, wie bei einer vorangehenden Düse, Grenzeinflüsse strom aufwärts eintreten, oder auf die feste Beschaufelung in irgendeiner Stufe der Turbine.
Die Erfindung ist oben speziell in Verbindung mit dem Durchfluss von elastischen Strömungsmit teln durch Kanäle, die von den Schaufeln in Tur binen für elastische Strömungsmittel gebildet wer den, beschrieben worden. Ebensogut können aber die dabei entwickelten Prinzipien auch angewandt werden auf die Aufrechterhaltung eines in Strom linien verlaufenden Durchflusses in andern Aus rüstungen, wie z. B. Windkanälen, Kompressoren und dergleichen.