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Animation: Selbstausgleich bei Turbinenschaufeln

Bei der Selbstverstärkung verstärkt die Hilfswirkung eine Ursprungswirkung. Für den Selbstausgleich wirkt unter Normallast die Hilfswirkung der Ursprungswirkung entgegen, wodurch eine höhere Gesamtwirkung möglich ist. Dieses Prinzip soll am Beispiel der sinnvollen Anordnung von Turbinenschaufeln an einer Turbine verdeutlicht werden. Ausgangspunkt ist eine "gewöhnliche" Turbine – die in weiteren Schritten zu einer selbstausgleichenden Turbine modifiziert wird.

Es sollen nun die Beanspruchungen der Turbinenschaufel am Querschnitt A-A untersucht werden:

  • Zugbeanspruchung durch FF (Verursacht durch die Fliehkraft auf die Masseelemente der Schaufel)
  • Biegebeanspruchung durch FU (Verursacht durch die Impulsübertragung zwischen Schaufel und Gasteilchen)

Durch den sich als Addition beider Kräfte ergebenden Spannungszustand sind die maximale Drehzahl und die maximale Umfangskraft begrenzt. Durch Schrägstellung der Turbinenschaufeln kann eine selbstausgleichende Wirkung erreicht werden.

Durch die Schrägstellung der Turbinenschaufel ergibt sich aus der durch die Drehung entstehenden Fliehkraft eine zusätzliche Biegekraft, welche der ursprünglichen Biegekraft entgegenwirkt. Es entsteht in der Addition aller Kräfte eine geringe Biegebeanspruchung, d. h. die Turbine kann mit höheren Drehzahlen betrieben werden.

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