Experimentelle Untersuchungen einer axialen Strömungsmaschinenstufe mit Vor- und Nachleiträdern

FKM 1997
Heft Nummer 200
Vorhaben Nr. 143 bericht
Kurzfassung:

Zur Regelung spezifisch schnellläufiger Strömungsmaschinen werden im Kreiselpumpen- und Gebläsebau vornehmlich, im Kompressorbau gelegentlich, verstellbare Laufschaufeln eingesetzt. Dieser effektiven, aber teuren Regelungsart steht die in Investition und Wartung erheblich wirtschaftlichere Regelung durch Leitschaufelverstellung gegenüber. Allerdings führt die Leitschau- Fehlregelung (Vordrallregelung) nur in einem kleinen Teilbereich des Verstellkennfeldes auf hohe Wirkungsgrade. Außerhalb dieses Bereiches ist ein schneller Wirkungsgradverlust infolge hoher Leitradverluste zu beobachten. Ziel dieses Vorhabens war die Entwicklung neuer, verlustarmer und betriebssicherer Vor- und Nachleiträder zur wirtschaftlichen Drallregelung axialer Strömungs- Maschinen. Eine vergleichsweise einfache Möglichkeit zur Vermeidung erhöhter Verluste in den Leiträdern besteht in der Anwendung von Vor- und Nachleiträdern variabler Geometrie. Diese wurden für das Vorleitrad in Form aerodynamisch hochwertiger Profile mit mechanischen Klappen und für das Nachleitrad in Form eines Tandemnachleitrades mit verstellbaren Vorschaufein realisiert. Das Forschungsvorhaben wurde in zwei Abschnitten bearbeitet. Zunächst wurde auf der Basis zweidimensionaler Gitteruntersuchungen ein neues Entwurfsverfahren zur Realisierung der neuen Schaufelkonzepte entwickelt. Im zweiten Abschnitt wurden aus den neu gefundenen Schaufelprofilen Leiträder für den Einsatz in einer axialen Kreiselpumpenstufe erstellt und experimentell untersucht. Durch den Einsatz eines Vor- und Nachleitrades variabler Geometrie in einer axialen Kreiselpumpenstufe konnte der Arbeitsbereich mit relativ hohen Wirkungsgraden sowohl im Gleich- als auch im Gegendrallbereich erheblich erweitert werden. Die verwendeten Leiträder zeigten sich sowohl in der Strömungstechnik als auch in der Betriebssicherheit den herkömmlich verwendeten Leinrädern überlegen.
Berichtsumfang:
157 S., 88 Abb., 52 Lit.
Beginn der Arbeiten:
zu a) 30.09.1993 zu b) 31.08.1994
Ende der Arbeiten:
zu a) 01.01.1990 Zu b) 01.01.1991
Zuschussgeber :
BMWi / AIF-Nr. 8080 und 9004
Forschungsstelle:
a) Technische Universität Braunschweig Institut für Strömungsmechanik (federführendes Institut) Bienroder Weg 3 38106 Braunschweig
b) Technische Universität Berlin Institut für Maschinenkonstruktion Fachgebiet für Hydraulische Strömungsmaschinen und Strömungstechnik Straße des 17. Juni 135 10623 Berlin Prof. Dr.- lng.
H. Siekmann
Bearbeiter und Verfasser:
a) Dr.-lng. S. Bross zu
b) Dipl.-lng. G. Ebinger
Obmann des Arbeitskreises:
Dipl. -Ing. P . Hergt KSB AB, Frankental
Vorsitzender des Beirates
Prof. Dr.-lng. habil. U. Stark: KSB AG, Frankenthai Prof. Dr.-lng. H. Kipphan Heidelberger Druckmaschinen AG, Heidelberg