DE2515444B2 - Laufschaufelkranz grosser umfangsgeschwindigkeit fuer thermische, axial durchstroemte turbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Laufschaufelkranz großer Umfangsgeschwindigkeit für thermische, axial durchströmte Turbinen, insbesondere für die letzte Stufe von Kondensationsdampfturbinen, von dessen Laufschaufeln zumindest der radial äußere Teil im Gebiete transsonischer Strömung oder Überechallströmung liegt

Der Bau von Kondensationsdampfturbinen großer Leistung erfordert Niederdruckteile mit möglichst großen Austrittsflächen, was an den Ends\ufen zu relativ langen Schaufeln führt. Bei den größten ausgeführten Turbinen werden an der Schaufelspitze Umfangsgeschwindigkeiten von 600m/sec und darüber erreicht wobei die Schallgeschwindigkeit des Dampfes ca. 370 m/sec beträgt. Im radial äußeren Teil des Schaufelgitters ist die Relativströmung in der Regel transsonisch, d. h, der Dampf tritt mit Unterschallgeschwindigkeit in das Schaufelgitter ein und verläßt es mit Überschallgeschwindigkeit, die bei einer Machzahl um 1,7 und höher liegen kann.

Solange die Strömungsgeschwindigkeit im Schaufelgitter knapp über der Machzahl 1 lag, genügten die konventionellen Tragflügelprofile, wie sie in F i g. 1 der so Zeichnung dargestellt sind. Mit zunehmender Einheitsleistung der Turbinen mit der erwähnten hohen Umfangs- und Dampfgeschwindigkeit konnten die immer dünner gewordenen Profile nicht mehr befriedigen, da die Profilverluste sehr stark zunahmen, die ss angestrebte hohe Machzahl am Austritt nicht erreicht wurde, und durch die Strahlablenkung am Schaufelaustritt der Stufenwirkungsgrad sank.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Laufschaufelkranz der eingangs genannten Art zu '«> schaffen, der auch bei den erwähnten hohen Machzahlen noch einen guten Wirkungsgrad aufweist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Schaufelblatt gegen die Schaufelspitze zu in ein überwiegend aus Geraden bestehendes oder schwach '·5 gekrümmtes Profil übergeht das bei etwa halber Profillänge im oberen Bereich des Schaufelblattes einen Schlitz an seiner Längsachse aufweist, und daß der Profilteil mit der Austrittskante um den der Nachexpansion der Oberschallströmung entsprechenden Winkel gegenüber dem anderen Profi'teü¹ mit der Eintrittskante in einer solchen Richtung gedreht ist, daß der Profilteil mit der Austrittskante in Abotrömrichtung steht

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht daß die Profilveriuste und der Abströmwinkel relativ gering sind, was den gewünschten hohen Wirkungsgrad ermöglicht

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Schlitzbreite durch ein oder mehrere Distanzstükke überbrückt Dadurch erfolgt — im Vergleich zu einem ungeschlitzten Profil — zusammen mit der Verschränkung eine Erhöhung des Widerstandsmomentes der Laufschaufel.

In den Fig.2 und 3 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 2 einen Ausschnitt aus der Abwicklung einer zur Rotorwelle konzentrischen Zylinderfläche, welche die Schaufeln im oberen Bereich schneidet und

F i g. 3 einen Ausschnitt der Radscheibe mit Blickrichtung in Richtung der Strömung mit einer der Laufschaufeln.

Die Laufschaufeln für die Endstufe von insbesondere Kondensatiofisturbinen großer Leistung weisen im Fuß- und Mittelschnitt ein für diese Turbinen übliches Profil auf.

Der im Bereich geringer Strömungsumlenkung liegende Außenteil jeder Schaufel weist einen Schlitz I an seiner Längsachse auf. Der Schlitz ist so gelegt daß zwei Profilteile 2a und 2b entstehen, die etwa gleich große Sehnenlänge haben. Die beiden Profilteile 2a Ib sind überwiegend von Geraden gebildet

Das Profiltei! mit der Austrittskante 26 ist gegenüber dem Profilteil 2a um den der Nachexpansion der Überschallströmung entsprechenden Winkel Δβ so gedreht daß das Profilteil 26 in Abströmrichtung steht.

Zur Erhöhung des Widerstandsmomentes der Laufschaufel sind den Schlitz 1 überbrückende Distanzstükke 3 vorgesehen.

Bei kleinen Anströmwinkeln soll der Wert t/7-1,1 (mit t=Gitterteilung und /= Sehnenlänge des Profils) nicht überschritten werden.

Die strömungstechnischen Kennzeichen des erfindungsgemäßen Gitters sind folgende:

1. Im Bereich d-g-h-a-b-c-d sind die Begrenzungswände divergent d.h., im gesamten Bereich besteht Überschallströmung,

2. die Strecke e-f der Anströmung ist kleiner als die Strecke d-g-b-c, d. h, auch im Feld d-g-b-cfe kann eine Überschallströmung bestehen, wodurch das Gitter für eine Überschallströmung oder transsonische Strömung bestens geeignet ist und

3. der Profilteil 2b steht in Strömungsrichtung.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag erfolgt die Expansion des Strömungsmediums kontrolliert zwisehen den Wänden, so daß der Wirkungsgrad besonders hoch ist

Die Zuströmmachzahl Mw\ liegt zweckmäßig zwischen 0,8 und 1,2; die Abströmmachzahl Mwz zwischen 1,5 und 2,0.

Die Konturen der Profilteile 2a, 2b können auch schwach gekrümmt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Laufschaufelkranz großer Umfangsgeschwindigkeit für thermische, axial durchströmte Turbinen, insbesondere für die letzte Stufe von Kondensationsdampfturbinen, von dessen Laufschaufeln zumindest der radial äußere Teil im Gebiet transsonischer Strömung oder Überschallströmung liegt dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufeiblatt gegen die Schaufelspitze zu in ein überwiegend aus Geraden bestehendes oder schwach gekrümmtes Profil übergeht das bei etwa halber ProFillänge im oberen Bereich des Schaufelblattes einen Schlitz (1) an seiner Längsachse aufweist und daß der Profilteil (2b) nut der Austrittskante um den der Nachexpansion der Oberschaliströmung entsprechenden Winkel (Δβ) gegenüber dem anderen Profil teil (2a) mit der Eintrittskante in einer solchen Richtung gedreht ist daß der Profilteil (2b) mit der Austrittskante in Abströmrichtung steht

2. Laufschaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Schlitzbreite durch ein oder mehrerere Distanzstücke (3) überbrückt ist

15