EP2110559A2 - Turbo machine with fluid re-injection to influence the boundary layer - Google Patents
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- EP2110559A2 EP2110559A2 EP20090003693 EP09003693A EP2110559A2 EP 2110559 A2 EP2110559 A2 EP 2110559A2 EP 20090003693 EP20090003693 EP 20090003693 EP 09003693 A EP09003693 A EP 09003693A EP 2110559 A2 EP2110559 A2 EP 2110559A2
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- F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
- F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
Definitions
- the invention relates to a fluid flow machine according to the features of the preamble of claim 1.
- the invention relates to a fluid flow machine having a flow path delimited by at least one wall on which at least one row of blades (rotor blades or stator blades) are arranged, with no relative movement between the wall and the blades.
- the aerodynamic load capacity and the efficiency of fluid flow machines is limited in particular by the growth and separation of boundary layers close to the housing wall.
- boundary layer control by fluid recycling is thus included in the prior art,
- the known solutions are only partially effective and very limited in their practicality. This is in part due to the fact that the boundary layer flow phenomena occurring in the sidewall region of fluid flow machines are very complex.
- the present invention thus relates to blades of fluid flow machines such as fans, compressors, pumps and fans of axial, semi-axial and radial design with gaseous or liquid working medium.
- the turbomachine may include one or more stages, each having a rotor and a stator, in some cases the stage is merely formed by a rotor.
- the rotor consists of a number of blades, which are connected to the rotating shaft of the machine and deliver energy to the working fluid.
- the rotor can be designed with or without shroud on the outer blade end.
- the stator consists of a number of stationary blades, which can be designed on the hub side as the housing side with a fixed or free blade end.
- the rotor drum and the blading are usually surrounded by a housing, in other cases, for. As in propellers or propellers, no housing exists.
- the machine may also have a stator in front of the first rotor, a so-called leading wheel. At least one stator or leader wheel may be rotatably supported, other than the stationary fixture, to vary the angle of attack. An adjustment is made for example by a spindle accessible from outside the annular channel.
- the flow machine can have at least one row of adjustable rotors.
- the turbomachine according to the invention may have two counter-rotating shafts in multiple stages, so that the rotor blade rows change the direction of rotation from stage to stage. There are no stators between successive rotors.
- the fluid flow machine can alternatively have a bypass configuration such that the single-flow annular channel divides behind a certain row of blades into two concentric annular channels, which in turn accommodate at least one additional row of blades.
- the invention relates to a fluid flow machine, with which work is applied to the flow medium.
- the invention has for its object to provide a fluid flow machine of the type mentioned, which has a simple structure and simple, cost-effective manufacturability improved flow behavior and increased efficiency.
- the invention thus relates to a scoop row internal, shortest possible fluid return or a fluid return passage through the side wall of the relevant row of blades in the region of a blade end, without a circumferentially extending relative movement between the blade and the main flow path limiting side wall, wherein the removal point in the region of the blade trailing edge or the blade pressure side is provided and the supply point has proximity to the blade suction side.
- a fluid flow machine is provided with a flow path which is delimited by at least one wall on which at least one row of blades with a fixed connection is arranged.
- at least one fluid removal opening and at least one fluid supply opening are arranged in the wall in a region of a row of blades, which are connected by at least one fluid return path, wherein the extent of the fluid supply opening in the circumferential direction is less than the distance between two adjacent blades.
- the fluid return according to the invention gains in particular effectiveness if the flow deflection of the relevant blade row assumes a high degree of more than 35 °.
- the Fig. 1 shows a schematic representation of a fluid flow machine in the meridian view, here the example of a compressor consisting of an annular channel 2, which is bounded on the inside by a hub contour 3 and the outside by a housing contour 1, and with a number of rotor blade rows 6 and stator blade rows 7 within the annular channel 2 or main flow path is equipped. Between the blade rows 6, 7 exist bladder-free spaces. As shown by the large arrow, the turbomachine flows in from the left.
- the fluid return according to the invention relates to all areas of the side walls (hub 3 or housing 1) in which a blade end is provided without a relative movement between blade row and adjacent side wall, see marked areas.
- the Fig. 2 shows different types of fluid recirculation according to the prior art, from blade row to blade row, possibly between blade rows of the same or different type (rotor 6 or stator 7).
- the Fig. 3 schematically shows another category of fluid recirculation according to the prior art. These relate all to arrangements of rotors 6 with radial gap and relative movement between the rotor 6 and the surrounding Housing 1. Here, air is recirculated from a location above the rotor 6 to a location near the rotor leading edge.
- the Fig. 4 shows on the left side of the area of a blade end without a circumferential relative movement between the blade and the main flow path defining side wall.
- the fluid return according to the invention provides for the removal and supply of the fluid in fixed zones of the side wall in the region of the respective same blade row.
- the right side of the Fig. 4 shows the view ZZ, that is, a section through the row of blades with a view of the side wall and located between two blades blade passage in a plane defined by the circumferential direction u and the meridional direction m plane.
- the flow of the blade row is from the left.
- two fluid removal zones are defined, both of which are essentially supported on the profile pressure side: a comprehensive removal zone EA1 in which removal is advantageous and a further restricted removal zone EA2 located within EA1 in which removal is particularly favorable.
- the Fig. 5 shows how Fig. 4 on the left side, the area of a blade end without a circumferential relative movement between the blade and the side wall delimiting the main flow path.
- the right side of the Fig. 5 shows the view ZZ, ie the blade passage in the plane defined by the circumferential direction u and the meridional direction m, now with two fluid supply zones, both of which are substantially supported on the profile suction side: a comprehensive supply zone IA1, in which a supply is advantageous and one within IA1 further restricted supply zone IA2, in which a supply is particularly favorable.
- the Fig. 6 shows a scoop internal fluid return according to the invention.
- the left image side shows the arrangement in the meridional plane, spanned by the axial coordinate x and the radial coordinate r.
- a flow path is provided which allows a fluid return from a single opening in the removal zone according to the invention to a single opening in the feed zone according to the invention.
- the gearbox is shown in dashed lines, as it extends over a portion of the circumference, which is not fully representable in this view. Further features of the fluid recycling can be seen in the right part of the picture. There the arrangement is shown in the view ZZ.
- Fluid may enter from the main flowpath of the fluid flow machine into an orifice near the tread pressure side of a vane, is directed through a flow channel to the vicinity of the tread suction side of the adjacent vane, and there is supplied to the main flowpath substantially tangential to the sidewall. It is advantageous according to the invention that the removal opening has a larger cross-sectional area than the supply opening and in this way a continuous contraction of the return flow path is possible.
- Fig. 7 an alternative solution according to the invention for fluid recycling is shown.
- fluid from the main flow path of the fluid flow machine enters an opening in the vicinity of the profile pressure side of a blade, is guided through a flow channel in the vicinity of the profile suction side of the same blade and fed there substantially tangentially to the side wall of the main flow path.
- the return flow path and the contour of the airfoil intersect.
- the center line of the passage between two adjacent blade profiles drawn is the center line of the passage between two adjacent blade profiles drawn.
- the removal opening there and the supply opening there are arranged on different sides of the passage center line. Furthermore, it is particularly effective according to the invention if the area center of gravity of the fluid supply opening designated CGI is arranged in the meridional flow direction m upstream of the centroid of the fluid removal opening designated CGE. In addition, it is favorable according to the invention if the fluid supply opening is provided at least partially downstream of the leading edge plane LEP. Again, though not in anymore Fig. 7 illustrated, at least one branch of the return flow path for supplying at least one further feed opening exists.
- the Fig. 8 shows a similar arrangement of fluid recycling as Fig. 7 However, here is a removal not provided in the blade passage, but downstream of the trailing edge.
- the Fig. 9 shows a similar arrangement of fluid recycling as Fig. 8 but here removal is provided downstream of the trailing edge by means of a chamber extending over the entire circumference of the main flow path, from which individual channels for supplying a plurality of feed openings depart in the further return flow path.
- the Fig. 10 shows a solution according to the invention for fluid recycling using the example of a rotor with blade platform and blade circumference feet.
- the rotor blades are mounted in a hub with the hub and blade platform forming a chamber outside the main flowpath.
- In the blade platform are each a removal opening and a Supply port provided, between which fluid can be replaced by the chamber below the platform.
- the supply port is formed here as a nozzle projecting into the main flow path.
- the Fig. 11 shows a solution according to the invention for fluid recycling using the example of a stator with blade platform and blade circumference feet.
- the stator blades are mounted in a housing with the housing and paddle platform forming a chamber outside of the main flowpath.
- a removal opening and a supply opening are provided, between which fluid can be replaced by the chamber above the platform.
- the feed opening is here designed as a nozzle projecting into the main flow path.
- the Fig. 12 shows a similar arrangement as Fig. 11 However, here is the removal opening formed as a projecting into the main flow path accumulation.
- the Fig. 13 also shows fluid recirculation on the stator now on both the housing side and the hub side of the main flow path.
- the stator On the hub side, the stator has an inner cover strip, which performs a rotating relative movement with respect to the rotor drum surrounded by it.
- a connection of extraction and supply ports can as in the FIGS. 6 to 9 shown to be provided as a number of individual channels, or as shown in FIG Fig. 13 shown, done by means of a circumferentially extending provided within the shroud chamber.
- the feed opening is here designed as a nozzle projecting into the main flow path, and the removal opening is designed as a congestion inlet projecting into the main flow path.
- the view YY shows a Blade section facing the shroud and fluid return ports.
- the Fig. 14 shows a solution according to the invention for a fluid return on the example of a rotatably mounted blade end.
- This may be a compound of rotor blade and hub, a compound of stator blade and housing or a combination of stator blade and inner shroud.
- the left part of the picture shows the fluid return in the area of the rotatable blade end.
- the fluid is passed from the removal opening to the supply opening, bypassing the adjustment axis of the blade. Both openings are exemplified here as flush with the main flow path.
- the view shown in the right half ZZ (blade section with a view of the main flow path wall and the turntable of the blades) shows a possible course of the return path.
- the blade profiles are shown here in the design position and would move over the openings during adjustment in partial load operation.
- the Fig. 15 shows a solution according to the invention for fluid recycling using the example of a variable stator with inner shroud on the hub and rotatable fixation of the blades at both ends.
- the stator blades are mounted externally in a housing in which a flow chamber is formed, which connects the removal openings with the supply openings.
- Inside the stator blades are mounted in the shroud, in which also a flow chamber is provided, which connects the discharge openings with the supply openings.
- Further details of this exemplary arrangement according to the invention shows the view YY in the right half of FIG Fig. 15 ,
Landscapes
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsarbeitsmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The invention relates to a fluid flow machine according to the features of the preamble of
Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Strömungsarbeitsmaschine mit einem Strömungspfad, welcher durch zumindest eine Wandung begrenzt wird, an welcher zumindest eine Reihe von Schaufeln (Rotorschaufeln oder Statorschaufeln) angeordnet sind, wobei sich zwischen der Wandung und den Schaufeln keine Relativbewegung ergibt.More particularly, the invention relates to a fluid flow machine having a flow path delimited by at least one wall on which at least one row of blades (rotor blades or stator blades) are arranged, with no relative movement between the wall and the blades.
Die aerodynamische Belastbarkeit und die Effizienz von Strömungsarbeitsmaschinen, beispielsweise Bläsern, Verdichtern, Pumpen und Ventilatoren, wird insbesondere durch das Wachstum und die Ablösung von Grenzschichten nahe der Gehäusewand begrenzt.The aerodynamic load capacity and the efficiency of fluid flow machines, such as fans, compressors, pumps and fans, is limited in particular by the growth and separation of boundary layers close to the housing wall.
Der Stand der Technik hält für dieses fundamentale Problem nur bedingt Lösungen bereit. Es existieren zahlreiche Konzepte zur Fluidzufuhr an Turbinenschaufeln, die im wesentlichen der Oberflächenkühlung und nicht der Grenzschichtenergetisierung dienen.The state of the art provides only limited solutions to this fundamental problem. There are numerous concepts for supplying fluid to turbine blades, which essentially serve for surface cooling and not boundary layer energization.
Es existieren für Verdichter Konzepte zur Luftzufuhr an Nabe und Gehäuse durch achsensymmetrisch angeordnete Schlitze, um die dortigen Wandgrenzschichten zu beeinflussen. Die Luft wird dabei an oder innerhalb einer anderen stromab gelegenen Schaufelreihe entnommen und dann rückgeführt (
Der allgemeine Gedanke der Grenzschichtbeeinflussung durch Fluidrückführung ist somit im Stand der Technik enthalten, doch sind die bekannten Lösungen nur bedingt effektiv und in ihrer praktischen Anwendbarkeit sehr begrenzt. Dies ist zum Teil darauf zurückzuführen, dass die im Seitenwandbereich von Strömungsarbeitsmaschinen auftretenden Grenzschichtströmungsphänomene sehr komplex sind.The general idea of boundary layer control by fluid recycling is thus included in the prior art, However, the known solutions are only partially effective and very limited in their practicality. This is in part due to the fact that the boundary layer flow phenomena occurring in the sidewall region of fluid flow machines are very complex.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf Schaufeln von Strömungsarbeitsmaschinen wie Bläser, Verdichter, Pumpen und Ventilatoren axialer, halbaxialer und radialer Bauart mit gasförmigem oder flüssigem Arbeitsmedium.The present invention thus relates to blades of fluid flow machines such as fans, compressors, pumps and fans of axial, semi-axial and radial design with gaseous or liquid working medium.
Die Strömungsarbeitsmaschine kann eine oder mehrere Stufen mit jeweils einem Rotor und einem Stator umfassen, in Einzelfällen wird die Stufe lediglich durch einen Rotor gebildet.The turbomachine may include one or more stages, each having a rotor and a stator, in some cases the stage is merely formed by a rotor.
Der Rotor besteht aus einer Anzahl von Schaufeln, die mit der rotierenden Welle der Maschine verbunden sind und Energie an das Arbeitsmedium abgeben. Der Rotor kann mit oder ohne Deckband am äußeren Schaufelende ausgeführt sein.The rotor consists of a number of blades, which are connected to the rotating shaft of the machine and deliver energy to the working fluid. The rotor can be designed with or without shroud on the outer blade end.
Der Stator besteht aus einer Anzahl feststehender Schaufeln, die nabenseitig wie gehäuseseitig mit festem oder freiem Schaufelende ausgeführt sein können.
Die Rotortrommel und die Beschaufelung sind üblicherweise von einem Gehäuse umgeben, in anderen Fällen, z. B. bei Propellern oder Schiffsschrauben, existiert kein Gehäuse.The stator consists of a number of stationary blades, which can be designed on the hub side as the housing side with a fixed or free blade end.
The rotor drum and the blading are usually surrounded by a housing, in other cases, for. As in propellers or propellers, no housing exists.
Die Maschine kann auch einen Stator vor dem ersten Rotor, ein sogenanntes Vorleitrad aufweisen. Mindestens ein Stator oder Vorleitrad kann -abweichend von der unbeweglichen Fixierungdrehbar gelagert sein, um den Anstellwinkel zu verändern. Eine Verstellung erfolgt beispielsweise durch eine von außerhalb des Ringkanals zugängliche Spindel. In besonderer Ausgestaltung kann die Strömungsarbeitsmaschine mindestens eine Reihe verstellbarer Rotoren aufweisen.The machine may also have a stator in front of the first rotor, a so-called leading wheel. At least one stator or leader wheel may be rotatably supported, other than the stationary fixture, to vary the angle of attack. An adjustment is made for example by a spindle accessible from outside the annular channel. In particular Design, the flow machine can have at least one row of adjustable rotors.
Alternativ kann die erfindungsgemäße Strömungsarbeitsmaschine bei Mehrstufigkeit zwei gegenläufige Wellen besitzen, so dass die Rotorschaufelreihen von Stufe zu Stufe die Drehrichtung wechseln. Hierbei existieren keine Statoren zwischen aufeinander folgenden Rotoren.Alternatively, the turbomachine according to the invention may have two counter-rotating shafts in multiple stages, so that the rotor blade rows change the direction of rotation from stage to stage. There are no stators between successive rotors.
Schließlich kann die Strömungsarbeitsmaschine alternativ eine Nebenstromkonfiguration derart aufweisen, dass sich der einstromige Ringkanal hinter einer bestimmten Schaufelreihe in zwei konzentrische Ringkanäle aufteilt, die ihrerseits mindestens jeweils eine weitere Schaufelreihe beherbergen.Finally, the fluid flow machine can alternatively have a bypass configuration such that the single-flow annular channel divides behind a certain row of blades into two concentric annular channels, which in turn accommodate at least one additional row of blades.
Erfindungsgemäß bezieht sich die Erfindung auf eine Strömungsarbeitsmaschine, mit welcher Arbeit auf das Strömungsmedium aufgebracht wird.According to the invention, the invention relates to a fluid flow machine, with which work is applied to the flow medium.
Wird das rückzuführende Fluid an einer Stelle der Strömungsarbeitsmaschine entnommen, die ein energetisch deutlich höheres Niveau aufweist, kommt es aufgrund einer mehrfache Zufuhr von Arbeit am gleichen Fluid zu Einbussen beim Wirkungsgrad. Zudem sind die Überführungswege bei der üblichen Rezirkulation von Fluid zwischen unterschiedlichen Schaufelreihen üblicherweise lang und verursachen so entsprechend hohe Druckverluste.If the fluid to be recycled is removed at a location of the fluid flow machine which has an energetically significantly higher level, the efficiency drops as a result of a multiple supply of work on the same fluid. In addition, the transfer paths in the usual recirculation of fluid between different rows of blades are usually long and thus cause correspondingly high pressure losses.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsarbeitsmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit ein verbessertes Strömungsverhalten und einen erhöhten Wirkungsgrad aufweist.The invention has for its object to provide a fluid flow machine of the type mentioned, which has a simple structure and simple, cost-effective manufacturability improved flow behavior and increased efficiency.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention the object is achieved by the feature combination of the main claim, the subclaims show further advantageous embodiments of the invention.
Im Einzelnen betrifft die Erfindung somit eine schaufelreiheninterne, möglichst kurze Fluidrückführung bzw. einen Fluidrückführkanal durch die Seitenwand der betreffenden Schaufelreihe im Bereich eines Schaufelendes, ohne eine in Umfangsrichtung verlaufende Relativbewegung zwischen Schaufel und der den Hauptströmungspfad begrenzenden Seitenwand, wobei die Entnahmestelle im Bereich der Schaufelhinterkante oder der Schaufeldruckseite vorgesehen ist und die Zufuhrstelle Nähe zur Schaufelsaugseite aufweist.In detail, the invention thus relates to a scoop row internal, shortest possible fluid return or a fluid return passage through the side wall of the relevant row of blades in the region of a blade end, without a circumferentially extending relative movement between the blade and the main flow path limiting side wall, wherein the removal point in the region of the blade trailing edge or the blade pressure side is provided and the supply point has proximity to the blade suction side.
Somit ist erfindungsgemäß eine Strömungsarbeitsmaschine mit einem Strömungspfad, welcher durch zumindest eine Wandung begrenzt wird, an welcher zumindest eine Reihe von Schaufeln mit fester Verbindung angeordnet ist vorgesehen. Dabei ist in der Wandung in einem Bereich einer Schaufelreihe zumindest eine Fluidentnahmeöffnung und zumindest eine Fluidzufuhröffnung angeordnet, welche durch zumindest einen Fluidrückführweg verbunden sind, wobei die Erstreckung der Fluidzufuhröffnung in Umfangsrichtung geringer als der Abstand zweier benachbarter Schaufeln ist.Thus, according to the invention, a fluid flow machine is provided with a flow path which is delimited by at least one wall on which at least one row of blades with a fixed connection is arranged. In this case, at least one fluid removal opening and at least one fluid supply opening are arranged in the wall in a region of a row of blades, which are connected by at least one fluid return path, wherein the extent of the fluid supply opening in the circumferential direction is less than the distance between two adjacent blades.
Die erfindungsgemäße Fluidrückführung gewinnt insbesondere an Wirksamkeit wenn die Strömungsumlenkung der betreffenden Schaufelreihe ein hohes Maß von mehr als 35° annimmt.The fluid return according to the invention gains in particular effectiveness if the flow deflection of the relevant blade row assumes a high degree of more than 35 °.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, die Strömungsrückführung im Bereich einer Schaufel oder Schaufelreihe vorzunehmen. Hieraus ergeben sich kurze Strömungswege für die Fluidrückführung. Weiterhin kann durch die Berücksichtigung der Schaufelsaugseite und der Schaufeldruckseite gezielt eine Optimierung des Strömungsverhaltens erreicht werden.According to the invention, it is thus provided to carry out the flow recycling in the region of a blade or blade row. This results in short flow paths for fluid recycling. Furthermore, by considering the Schaufelsaugseite and the blade pressure side targeted optimization of the flow behavior can be achieved.
Bei der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine wird somit ein hohes Maß an raumsparender Randströmungsbeeinflussung erzielt, die eine bedeutende Reduzierung des Bau- und Kostenaufwandes ermöglicht. Je nach Ausnutzungsgrad des Konzeptes sind Verbesserungen des Wirkungsgrades bis zu 1% möglich.In the turbomachine according to the invention thus a high degree of space-saving edge flow control is achieved, which allows a significant reduction in construction and cost. Depending on the degree of utilization of the concept, improvements in efficiency of up to 1% are possible.
In vorteilhaften Ausbildungen ist vorgesehen, dass
- der Flächenschwerpunkt der Fluidzufuhröffnung in Meridianströmugsrichtung betrachtet stromauf des Flächenschwerpunktes der Fluidentnahmeöffnung vorgesehen ist,
- die Fluidzufuhröffnung wenigstens teilweise stromab der Vorderkantenebene der Schaufelreihe vorgesehen ist,
- der Fluidrückführweg an einer Rotorschaufelreihe und/oder Statorschaufelreihe, bestehend aus einzelnen Schaufeln mit einer Schaufelplattform angeordnet ist, wobei die die Rotorschaufeln haltende Rotortrommel und/oder das die Statorschaufeln haltende Gehäuse und die Schaufelplattform mindestens einen neben dem Hauptströmungspfad angeordneten Hohlraum bilden und in mindestens einer Schaufelplattform mindestens eine Fluidzufuhröffnung vorgesehen ist, die den mindestens einen Hohlraum mit dem Hauptströmungspfad verbindet,
- in mindestens einer Schaufelplattform mindestens eine Fluidentnahmeöffnung vorgesehen ist, welche den Hauptströmungspfad mit dem mindestens einen Hohlraum verbindet,
- zwischen mindestens einer Schaufelplattform und der Rotortrommel (3) und/oder dem Gehäuse mindestens eine Fluidentnahmeöffnung (9) ausgebildet ist, die den Hauptströmungspfad (2) mit dem mindestens einen Hohlraum verbindet,
- zumindest eine Schaufel der Schaufelreihe (6, 7) um eine Schaufelverdrehachse verstellbar ist, wobei im Gehäuse und/oder der Rotortrommel (3) mindestens ein neben dem Hauptströmungspfad (2) angeordneter und von der Schaufelverdrehachse durchdrungener Hohlraum ausgebildet ist, wobei in mindestens einer Schaufelpassage mindestens eine Fluidzuführöffnung (10) und/oder mindestens eine Fluidentnahmeöffnung (9) vorgesehen sind, um Hauptströmungspfad (2) und Hohlraum zu verbinden,
- die Wandung teilweise durch ein Innendeckband einer Schaufelreihe (6, 7) gebildet ist, wobei im Innendeckband mindestens ein neben dem Hauptströmungspfad (2) angeordneter Hohlraum ausgebildet ist, und wobei in mindestens einer Schaufelpassage mindestens eine Fluidzuführöffnung (10) und/oder mindestens eine Fluidentnahmeöffnung (9) vorgesehen sind, um Hauptströmungspfad (2) und Hohlraum zu verbinden,
- mindestens eine Fluidzufuhröffnung (10) eine in den Hauptströmungspfad (2) vorstehende gekrümmte Düse umfasst,
- mindestens eine Fluidentnahmeöffnung (9) einen in den Hauptströmungspfad vorstehenden gekrümmten Staueinlauf umfasst.
- the area centroid of the fluid supply opening in meridional flow direction is considered upstream of the centroid of the fluid removal opening,
- the fluid supply opening is provided at least partially downstream of the leading edge plane of the blade row,
- the fluid return path is arranged on a rotor blade row and / or stator blade row consisting of individual blades with a blade platform, the rotor blades holding the rotor blades and / or the housing holding the stator blades and the blade platform forming at least one cavity arranged next to the main flow path and in at least one blade platform at least one fluid supply opening is provided which connects the at least one cavity to the main flow path,
- at least one fluid removal opening is provided in at least one blade platform, which connects the main flow path to the at least one cavity,
- between at least one blade platform and the rotor drum (3) and / or the housing at least one fluid removal opening (9) is formed, which connects the main flow path (2) with the at least one cavity,
- at least one blade of the blade row (6, 7) is adjustable about a blade axis of rotation, wherein in the housing and / or the rotor drum (3) at least one next to the main flow path (2) arranged and penetrated by the Schaufelverdrehachse cavity is formed, wherein in at least one blade passage at least one fluid feed opening (10) and / or at least one fluid removal opening (9) are provided to connect main flow path (2) and cavity,
- the wall is partially formed by an inner shroud of a blade row (6, 7), wherein in the inner shroud at least one next to the main flow path (2) arranged cavity is formed, and wherein in at least one blade passage at least one Fluidzuführöffnung (10) and / or at least one fluid removal opening (9) are provided to connect main flow path (2) and cavity,
- at least one fluid supply opening (10) comprises a curved nozzle projecting into the main flow path (2),
- at least one fluid removal opening (9) comprises a curved accumulation inlet projecting into the main flow path.
Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft, wenn bei einer Strömungsarbeitsmaschine mit mindestens einer Reihe von Rotor-oder Statorschaufeln und einer durch eine Gehäuse- oder eine Nabenkontur des Hauptströmungspfades der Strömungsarbeitsmaschine gebildete Seitenwand:
- a.) die Seitenwand an mindestens eine der Schaufelreihen derart angrenzt, dass zwischen der Seitenwand und den Schaufelenden der Schaufelreihe in Umfangsrichtung keine Relativbewegung vorgesehen ist,
- b.) in der Seitenwand im Bereich mindestens eines der Schaufelenden ohne Relativbewegung zwischen Schaufel und Seitenwand Mittel zur schaufelreiheninternen Fluidrückführung vorgesehen sind,
- c.) besagte Mittel der schaufelreiheninternen Fluidrückführung mindestens eine Fluidentnahmeöffnung innerhalb einer im Wesentlichen an der Schaufeldruckseite konzentrierten Zone der Seitenwand, mindestens eine Zufuhröffnung innerhalb einer im Wesentlichen an der Schaufelsaugseite konzentrierten Zone der Seitenwand und mindestens einen Fluidrückführweg in der Seitenwand umfassen, wobei der Fluidrückführweg mindestens eine Entnahmeöffnung mit mindestens einer Zufuhröffnung verbindet,
- d.) vorgesehene Fluidzufuhröffnungen nur an einen Teil des Umfangs der Strömungarbeitsmaschine angeordnet sind,
- die mit Mittel zur Fluidrückführung versehene Schaufelreihe in mindestens einem ihrer Schaufelschnitte eine Profilwölbung, d.h., einen Winkelunterschied der an die Profilskelettlinie an der Vorder- und Hinterkante angelegten Tangenten, von mindestens 35° besitzt,
- mindestens eine Fluidentnahmeöffnung innerhalb der umfassenden Entnahmezone EA1 vorgesehen ist,
- mindestens eine Fluidzufuhröffnung innerhalb der umfassenden Zufuhrzone IA1 vorgesehen ist,
- mindestens eine Fluidentnahmeöffnung innerhalb der eingeschränkten Entnahmezone EA2 vorgesehen ist,
- mindestens eine Fluidzufuhröffnung innerhalb der eingeschränkten Zufuhrzone IA2 vorgesehen ist,
- die in einer Schaufelpassage vorgesehenen Fluidentnahmeöffnungen und Fluidzufuhröffnungen auf unterschiedlichen Seiten der Schaufelpassagenmittellinie angeordnet sind,
- mindestens ein Fluidrückführweg mindestens eine Entnahmeöffnung mit einer Zufuhröffnung in einer anderen Schaufelpassage verbindet,
- mindestens ein Fluidrückführweg mindestens eine Entnahmeöffnung mit einer Zufuhröffnung in der selben Schaufelpassage verbindet,
- die Fluidrückführung an einer Rotorschaufelreihe, bestehend aus einzelnen Schaufeln mit Schaufelplattform und Umfangsfuß, vorgesehen ist, wobei die die Rotorschaufeln haltende Rotortrommel und die Rotorschaufelplattformen mindestens einen neben dem Hauptströmungspfad angeordneten Hohlraum bilden und in mindestens einer Rotorschaufelplattform mindestens eine Zufuhröffnung vorgesehen ist, die den mindestens einen Hohlraum mit dem Hauptströmungspfad verbindet,
- in mindestens einer Rotorschaufelplattform mindestens eine Entnahmeöffnung ausgebildet ist, die den Hauptströmungspfad mit dem mindestens einen Hohlraum verbindet,
- zwischen mindestens einer Rotorschaufelplattform und der Rotortrommel mindestens eine Entnahmeöffnung ausgebildet ist, die den Hauptströmungspfad mit dem mindestens einen Hohlraum verbindet,
- die Fluidrückführung an einer Statorschaufelreihe, bestehend aus einzelnen Schaufel mit Schaufelplattform und Umfangsfuß, vorgesehen ist, das die Statorschaufeln haltende Gehäuse und die Statorschaufelplattformen mindestens einen neben dem Hauptströmungspfad angeordneten Hohlraum bilden und in mindestens einer Statorschaufelplattform mindestens eine Zufuhröffnung vorgesehen ist, die den mindestens einen Hohlraum mit dem Hauptströmungspfad verbindet,
- in mindestens einer Statorschaufelplattform mindestens eine Entnahmeöffnung ausgebildet ist, die den Hauptströmungspfad mit dem mindestens einen Hohlraum verbindet,
- zwischen mindestens einer Statorschaufelplattform und dem Gehäuse mindestens eine Entnahmeöffnung ausgebildet ist, die den Hauptströmungspfad mit dem mindestens einen Hohlraum verbindet,
- die Fluidrückführung am äußeren Ende einer Statorschaufelreihe mit im Gehäuse verdrehbar gelagerten Schaufeln vorgesehen ist, im Gehäuse mindestens ein neben dem Hauptströmungspfad angeordneter und von der Schaufelverdrehachse durchdrungener Hohlraum ausgebildet ist, in mindestens einer Statorschaufelpassage mindestens eine Zufuhröffnung vorgesehen ist, die den mindestens einen Hohlraum mit dem Hauptströmungspfad verbindet, und in mindestens einer Statorschaufelpassage mindestens eine Entnahmeöffnung vorgesehen ist, die den Hauptströmungspfad mit dem mindestens einen Hohlraum verbindet,
- die Fluidrückführung am Innendeckband einer Statorschaufelreihe mit festen oder auch verdrehbar gelagerten Schaufeln vorgesehen ist, im Innendeckband mindestens ein neben dem Hauptströmungspfad angeordneter Hohlraum ausgebildet ist, in mindestens einer Statorschaufelpassage mindestens eine Zufuhröffnung vorgesehen ist, die den mindestens einen Hohlraum mit dem Hauptströmungspfad verbindet, und in mindestens einer Statorschaufelpassage mindestens eine Entnahmeöffnung vorgesehen ist, die den Hauptströmungspfad mit dem mindestens einen Hohlraum verbindet,
- mindestens eine Zufuhröffnung eine im Wesentlichen tangential entlang der Seitenwand gerichteten Fluidstrahl erzeugt,
- mindestens eine Zufuhröffnung die Form einer mit der Oberfläche bündigen oder auch in den in den Hauptströmungspfad vorstehenden, idealerweise in ihrem Verlauf gekrümmten Düse aufweist,
- mindestens eine Entnahmeöffnung die Form eines in den Hauptströmungspfad vorstehenden, idealerweise in seinem Verlauf gekrümmten Staueinlaufes aufweist,
- mindestens ein Fluidrückführweg zur Aufteilung des rezirkulierten Fluid auf mehrere Zufuhröffnungen mindestens eine Verzweigung aufweist,
- mindestens ein Fluidrückführweg wenigstens in einem Teil seines Verlaufs eine in Strömungsrichtung kontinuierlich kontrahierenden Querschnitt aufweist,
- die Summe der Querschnittsflächen aller Entnahmeöffnungen größer ist als die Summe der Querschnittsflächen aller Zufuhröffnungen.
- a.) the side wall adjoins at least one of the blade rows such that no relative movement is provided between the side wall and the blade ends of the blade row in the circumferential direction,
- b.) are provided in the side wall in the region of at least one of the blade ends without relative movement between the blade and side wall means for scoop internal fluid return,
- c.) said in-line fluid return means comprises at least one fluid removal port within a zone of the side wall substantially concentrated at the blade pressure side, at least one delivery port within a substantially suction side concentrated zone of the side wall, and at least one fluid return path in the side wall connecting a removal opening with at least one supply opening,
- d.) provided fluid supply openings are arranged only on a part of the circumference of the flow working machine,
- the blade row provided with fluid return means in at least one of its blade sections a profile curvature, ie, having an angular difference of at least 35 ° of the tangents applied to the profile skeleton line at the leading and trailing edges,
- at least one fluid removal opening is provided within the comprehensive removal zone EA1,
- at least one fluid supply opening is provided within the comprehensive supply zone IA1,
- at least one fluid removal opening is provided within the restricted extraction zone EA2,
- at least one fluid supply opening is provided within the restricted supply zone IA2,
- the fluid intake openings and fluid supply openings provided in a vane passage are disposed on different sides of the vane passage centerline,
- at least one fluid return path connects at least one bleed port to a feed port in another blade passage,
- at least one fluid return path connects at least one discharge port to a supply port in the same vane passage,
- the fluid return is provided on a rotor blade row consisting of individual blades with blade platform and peripheral foot, wherein the rotor blades holding the rotor blades and the rotor blade platforms at least one next to the Arranged in the main flow path arranged cavity and in at least one rotor blade platform at least one supply opening is provided, which connects the at least one cavity with the main flow path,
- at least one removal opening is formed in at least one rotor blade platform, which connects the main flow path to the at least one cavity,
- between at least one rotor blade platform and the rotor drum is formed at least one removal opening which connects the main flow path with the at least one cavity,
- the fluid recirculation is provided on a stator blade row consisting of a single blade with blade platform and peripheral foot, the housing forming the stator blades and the Statorschaufelplattformen at least one arranged next to the main flow path cavity and in at least one Statorschaufelplattform at least one supply port is provided, the at least one cavity connects to the main flow path,
- at least one discharge opening is formed in at least one stator blade platform, which connects the main flow path to the at least one cavity,
- between at least one stator blade platform and the housing at least one removal opening is formed, which connects the main flow path with the at least one cavity,
- the fluid return is provided at the outer end of a Statorschaufelreihe with rotatably mounted in the housing blades, in the housing at least one arranged adjacent to the main flow path and penetrated by the Schaufelverdrehachse cavity is provided in at least one Statorschaufelpassage at least one feed opening, the at least one cavity with the Main flow path connects, and in at least one Statorschaufelpassage at least one removal opening is provided, which connects the main flow path with the at least one cavity,
- the fluid recirculation is provided on the inner shroud of a stator blade row with fixed or rotatably mounted blades, in the inner shroud at least one arranged next to the main flow path cavity is provided in at least one Statorschaufelpassage at least one supply port which connects the at least one cavity with the main flow path, and in at least one Statorschaufelpassage is provided at least one discharge opening, which connects the main flow path with the at least one cavity,
- at least one feed opening generates a fluid jet directed substantially tangentially along the side wall,
- at least one feed opening in the form of a flush with the surface or in the in the Main flow path projecting, ideally curved in its course nozzle,
- at least one discharge opening has the shape of a flow inlet which protrudes into the main flow path and, preferably, curves in its course,
- at least one fluid return path for dividing the recirculated fluid into a plurality of feed openings has at least one branch,
- at least one fluid return path has a cross section which continuously contracts in the flow direction at least in part of its course,
- the sum of the cross-sectional areas of all removal openings is greater than the sum of the cross-sectional areas of all supply openings.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
- Fig. 1:
- eine Skizze einer Strömungsarbeitsmaschine am Beispiel eines Verdichters;
- Fig. 2:
- den Stand der Technik mit Rückführung von Schaufelreihe zu Schaufelreihe;
- Fig. 3:
- den Stand der Technik mit Gehäusestrukturierung (Casing Treatment);
- Fig. 4:
- eine erfindungsgemäße Entnahmezone bei Seitenwand-Fluidrückführung;
- Fig. 5:
- eine erfindungsgemäße Zufuhrzone bei Seitenwand-Fluidrückführung;
- Fig. 6:
- eine erfindungsgemäße Fluidrückführung am festen Schaufelende, innerhalb einer Schaufelpassage via Einzelöffnungen;
- Fig. 7:
- eine erfindungsgemäße Fluidrückführung am festen Schaufelende, von Schaufelpassage zu Schaufelpassage via Einzelöffnungen;
- Fig. 8:
- eine erfindungsgemäße Fluidrückführung am festen Schaufelende, von Austritt zu Schaufelpassage via Einzelöffnungen;
- Fig. 9:
- eine erfindungsgemäße Fluidrückführung am festen Schaufelende, von Austritt zu Schaufelpassage via Umfangskammer;
- Fig. 10:
- eine erfindungsgemäße Fluidrückführung, am Beispiel eines Rotors mit Plattform und Umfangsfuß;
- Fig. 11:
- eine erfindungsgemäße Fluidrückführung, am Beispiel eines Stators mit Plattform und Umfangsfuß;
- Fig. 12:
- eine erfindungsgemäße Fluidrückführung, am Beispiel eines Stators mit Plattform und Umfangsfuß, Variante mit Entnahme via Staueinlauf;
- Fig. 13:
- eine erfindungsgemäße Fluidrückführung, am Beispiel eines Stators mit Nabendeckband, Variante mit Entnahme via Staueinlauf;
- Fig. 14:
- eine erfindungsgemäße Fluidrückführung, am verdrehbar gelagerten Schaufelende, von Schaufelpassage zu Schaufelpassage via Einzelöffnungen; und
- Fig. 15:
- eine erfindungsgemäße Fluidrückführung, am Beispiel eines Verstellstators.
- Fig. 1:
- a sketch of a flow machine on the example of a compressor;
- Fig. 2:
- the prior art with return of blade row to blade row;
- 3:
- the state of the art with casing structuring (casing treatment);
- 4:
- a removal zone according to the invention in sidewall fluid recycling;
- Fig. 5:
- a feed zone according to the invention in sidewall fluid recycling;
- Fig. 6:
- a fluid return according to the invention at the fixed blade end, within a blade passage via individual openings;
- Fig. 7:
- a fluid return according to the invention at the fixed blade end, from blade passage to blade passage via individual openings;
- Fig. 8:
- a fluid return according to the invention at the fixed blade end, from outlet to blade passage via individual openings;
- Fig. 9:
- a fluid return according to the invention at the fixed blade end, from outlet to blade passage via peripheral chamber;
- Fig. 10:
- a fluid return according to the invention, the example of a rotor with platform and peripheral foot;
- Fig. 11:
- a fluid return according to the invention, using the example of a stator with platform and peripheral foot;
- Fig. 12:
- a fluid return according to the invention, using the example of a stator with platform and peripheral foot, variant with removal via accumulation inlet;
- Fig. 13:
- a fluid return according to the invention, the example of a stator with Nabendeckband, variant with removal via accumulation inlet;
- Fig. 14:
- a fluid return according to the invention, at the rotatably mounted blade end, from blade passage to blade passage via individual openings; and
- Fig. 15:
- a fluid return according to the invention, using the example of a variable stator.
Die
Die
Die
Die
Die umfassende Entnahmezone EA1 wird begrenzt durch:
- a.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem auf der Profilsaugseite
um den Betrag 0,5*CM stromauf der Hinterkantenebene gelegenen Punkt A und dem gegenüberliegenden Profilvorderkantenpunkt L; CM bezeichnet die meridionale Länge des Schaufelprofils an der Seitenwand; - b.) die Profildruckseite PS;
- c.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Hinterkantenpunkt T1 und dem von ihm in Meridionalströmungsrichtung stromab
um den Betrag 0,3*CM entfernten Punkt B; - d.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt B und dem von ihm bei gleicher Meridionalkoordinate, aber in Umfangsrichtung und in Richtung der benachbarten Saugseite um die Schaufelteilung SO versetzt gelegenen Punkt C;
- e.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt C und dem bei dieser Meridionalkoordinate befindlichen Hinterkantenpunkt T2;
- f.) den hinteren Teil der Profilsaugseite SS zwischen dem Hinterkantenpunkt T2 und dem Punkt A.
- a.) a straight-line connection between the point A located on the profile suction side by the amount 0.5 * CM upstream of the trailing edge plane and the opposite profile leading edge point L; CM denotes the meridional length of the blade profile on the side wall;
- b.) the profile pressure side PS;
- c.) a straight line connection between the trailing edge point T1 and that of him in Meridional flow direction downstream by the amount 0.3 * CM remote point B;
- d.) a straight-line connection between the point B and the point C offset from it by the same meridional coordinate, but offset in the circumferential direction and in the direction of the adjacent suction side about the blade pitch SO;
- e.) a straight-line connection between the point C and the trailing edge point T2 located at this meridional coordinate;
- f.) the rear part of the profile suction side SS between the trailing edge point T2 and the point A.
Die eingeschränkte Entnahmezone EA2 wird begrenzt durch:
- a.) einen Teil der Profildruckseite im Bereich zwischen der Hinterkantenebene und einer in meridionaler Richtung um 0,75*CM stromauf der Hinterkantenebene gelegenen Ebene;
- b.) eine geradlinige Verbindung zwischen den Punkten D und E, wobei der Punkt D in meridionaler Richtung um 0,75*CM stromauf der Hinterkantenebene und in Umfangsrichtung um 0,35*SO von der Druckseite PS entfernt liegt und der Punkt E in der Hinterkantenebene und in
Umfangsrichtung um 0,5*SO von der Druckseite PS entfernt liegt; - c.) eine geradlinige Verbindung in Umfangsrichtung vom Punkt D zur Profildruckseite PS;
- d.) eine geradlinige Verbindung in Umfangsrichtung vom Punkt E zur Hinterkantenpunkt T1.
- a.) a portion of the profile pressure side in the region between the trailing edge plane and a lying in meridionaler direction by 0.75 * CM upstream of the trailing edge plane;
- b.) a straight line connection between the points D and E, wherein the point D in the meridional direction by 0.75 * CM upstream of the trailing edge plane and in the circumferential direction by 0.35 * SO from the pressure side PS is removed and the point E in the Trailing edge plane and circumferentially by 0.5 * SO from the pressure side PS away;
- c.) a rectilinear connection in the circumferential direction from the point D to the profile pressure side PS;
- d.) a straight line connection in the circumferential direction from the point E to the trailing edge point T1.
Die
Die umfassende Zufuhrzone IA1 wird begrenzt durch:
- a.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Vorderkantenpunkt L1 und dem von ihm in meridionaler Richtung stromauf um
den Betrag 0,3*CM entfernten Punkt F; CM bezeichnet die meridionale Länge des Schaufelprofils an der Seitenwand; - b.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt F und dem in meridionaler Richtung
um den Betrag 0,3*CM stromauf des Vorderkantenpunktes L2 liegenden Punkt G; - c.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt G und dem Vorderkantenpunkt L2;
- d.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Vorderkantenpunkt L2 und dem Punkt H, der sich in der Hinterkantenebene in
einer Entfernung 0,6*SO von der gegenüberliegenden Profilsaugseite befindet; - e.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt H und dem Hinterkantenpunkt T;
- f.) die Profilsaugseite SS.
- a.) a straight-line connection between the leading edge point L1 and the point F upstream of it in the meridional direction by the amount 0.3 * CM; CM denotes the meridional length of the blade profile on the side wall;
- b.) a straight-line connection between the point F and the point G in the meridional direction by the amount 0.3 * CM upstream of the leading edge point L2;
- c.) a straight-line connection between the point G and the leading edge point L2;
- d.) a straight line connection between the leading edge point L2 and the point H located in the trailing edge plane at a distance 0.6 * SO from the opposite profile suction side;
- e.) a straight-line connection between the point H and the trailing edge point T;
- f.) The profile suction side SS.
Die eingeschränkte Zufuhrzone IA2 wird begrenzt durch:
- a.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Vorderkantenpunkt L1 und dem von ihm in meridionaler Richtung stromauf um
den Betrag 0,3*CM entfernten Punkt F; CM bezeichnet die meridionale Länge des Schaufelprofils an der Seitenwand; - b.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt F und dem bei selber Meridionalkoordinate befindlichen und in
Umfangsrichtung um 0,6*SO von F entfernt liegenden Punkt I; - c.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt I
und dem um 0,7*CM stromab von der Vorderkantenebene und relativ zumHinterkantenpunkt T um 0,4*SO in Umfangsrichtung zur benachbarten Profildruckseite hin versetzt angeordneten Punkt J; - d.) eine geradlinige Verbindung in Umfangsrichtung vom Punkt J zur Profilsaugseite;
- e.) einen Teil der Profilsaugseite im Bereich zwischen der Vorderkantenebene und einer in
meridionaler Richtung um 0,7*CM stromab der Vorderkantenebene gelegenen Ebene.
- a.) a straight-line connection between the leading edge point L1 and the point F upstream of it in the meridional direction by the amount 0.3 * CM; CM denotes the meridional length of the blade profile on the side wall;
- b.) a rectilinear connection between the point F and the point I located at even meridional coordinate and in the circumferential direction by 0.6 * SO away from F;
- c.) a straight line connection between the point I and the point J offset by 0.7 * CM downstream of the leading edge plane and relative to the trailing edge point T by 0.4 * SO in the circumferential direction to the adjacent profile pressure side;
- d.) a rectilinear connection in the circumferential direction from the point J to the profile suction side;
- e.) a part of the profile suction side in the area between the leading edge plane and a lying in meridionaler direction by 0.7 * CM downstream of the leading edge plane level.
Die
Die erfindungsgemäße Lösung mit einer einzigen Zufuhröffnung ist mit dicken Linien gezeigt, jedoch kann, wie mit dünnen, gepunkteten Linien angedeutet, auch mindestens eine Verzweigung des Rückführströmungsweges zur Versorgung mindestens einer weiteren Zufuhröffnung existieren, wobei alle Zufuhröffnungen in der erfindungsgemäßen Zufuhrzone vorgesehen sind.The solution according to the invention with a single feed opening is shown with thick lines, however, as indicated by thin dotted lines, also exist at least one branch of the Rückführströmungsweges for supplying at least one further feed opening, all supply openings are provided in the feed zone according to the invention.
In
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Klauseln nochmals erläutert:
- 1. Strömungsarbeitsmaschine mit einem Strömungspfad (2), welcher durch zumindest eine Wandung begrenzt wird, an welcher zumindest eine Reihe von Schaufeln (6, 7) mit fester Verbindung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung in einem Bereich einer Schaufelreihe (6, 7) zumindest eine Fluidentnahmeöffnung (9) und zumindest eine Fluidzufuhröffnung (10) angeordnet sind, welche durch zumindest einen Fluidrückführweg (11) verbunden sind, wobei die Erstreckung der Fluidzufuhröffnung (10) in Umfangsrichtung geringer als der Abstand zweier benachbarter Schaufeln ist.
- 2.
Strömungsarbeitsmaschine nach Klausel 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelreihe (6, 7) in mindestens einem ihrer Schaufelschnitte eine Profilwölbung mit einem Winkelunterschied der an die Profilskelettlinie an der Vorder- und Hinterkante angelegten Tangenten von mindestens 35° aufweist. - 3.
Strömungsarbeitsmaschine nach Klausel 1oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidentnahmeöffnung (9) innerhalb einer Entnahmezone (EA1) angeordnet ist, wobei die Entnahmezone (EA1) begrenzt wird durch:- a.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem auf der Profilsaugseite
um den Betrag 0,5*CM stromauf der Hinterkantenebene gelegenen Punkt A und dem gegenüberliegenden Profilvorderkantenpunkt L; CM bezeichnet die meridionale Länge des Schaufelprofils an der Seitenwand - b.) die Profildruckseite PS;
- c.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Hinterkantenpunkt T1 und dem von ihm in Meridionalströmungsrichtung stromab
um den Betrag 0,3*CM entfernten Punkt B; - d.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt B und dem von ihm bei gleicher Meridionalkoordinate, aber in Umfangsrichtung und in Richtung der benachbarten Saugseite um die Schaufelteilung SO, versetzt gelegenen Punkt C;
- e.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt C und dem bei dieser Meridionalkoordinate befindlichen Hinterkantenpunkt T2;
- f.) den hinteren Teil der Profilsaugseite SS zwischen dem Hinterkantenpunkt T2 und dem Punkt A.
- a.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem auf der Profilsaugseite
- 4.
Strömungsarbeitsmaschine nach Klausel 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidentnahmeöffnung (9) innerhalb einer Entnahmezone (EA2) angeordnet ist, welche begrenzt wird durch:- a.) einen Teil der Profildruckseite im Bereich zwischen der Hinterkantenebene und einer in meridionaler Richtung um 0,75*CM stromauf der Hinterkantenebene gelegenen Ebene;
- b.) eine geradlinige Verbindung zwischen den Punkten D und E, wobei der Punkt D in meridionaler Richtung um 0,75*CM stromauf der Hinterkantenebene und in Umfangsrichtung um 0,35*SO von der Druckseite PS entfernt liegt und der Punkt E in der Hinterkantenebene und in
Umfangsrichtung um 0,5*SO von der Druckseite PS entfernt liegt; - c.) eine geradlinige Verbindung in Umfangsrichtung vom Punkt D zur Profildruckseite PS;
- d.) eine geradlinige Verbindung in Umfangsrichtung vom Punkt E zur Hinterkantenpunkt T1.
- 5. Strömungsarbeitsmaschine nach einer der Klauseln 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzufuhröffnung (10) innerhalb einer Zufuhrzone (IA1) angeordnet ist, welche begrenzt wird durch:- a.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Vorderkantenpunkt L1 und dem von ihm in meridionaler Richtung stromauf um
den Betrag 0,3*CM entfernten Punkt F; CM bezeichnet die meridionale Länge des Schaufelprofils an der Seitenwand; - b.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt F und dem in meridionaler Richtung
um den Betrag 0,3*CM stromauf des Vorderkantenpunktes L2 liegenden Punkt G; - c.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt G und dem Vorderkantenpunkt L2;
- d.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Vorderkantenpunkt L2 und dem Punkt H, der sich in der Hinterkantenebene in
einer Entfernung 0,6*SO von der gegenüberliegenden Profilsaugseite befindet; - e.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt H und dem Hinterkantenpunkt T;
- f.) die Profilsaugseite SS.
- a.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Vorderkantenpunkt L1 und dem von ihm in meridionaler Richtung stromauf um
- 6.
Strömungsarbeitsmaschine nach Klausel 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzufuhröffnung (10) innerhalb einer Zufuhrzone (IA2) angeordnet ist, welche begrenzt wird durch:- a.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Vorderkantenpunkt L1 und dem von ihm in meridionaler Richtung stromauf um
den Betrag 0,3*CM entfernten Punkt F; CM bezeichnet die meridionale Länge des Schaufelprofils an der Seitenwand; - b.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt F und dem bei selber Meridionalkoordinate befindlichen und in
Umfangsrichtung um 0,6*SO von F entfernt liegenden Punkt I; - c.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Punkt I
und dem um 0,7*CM stromab von der Vorderkantenebene und relativ zumHinterkantenpunkt T um 0,4*SO in Umfangsrichtung zur benachbarten Profildruckseite hin versetzt angeordneten Punkt J; - d.) eine geradlinige Verbindung in Umfangsrichtung vom Punkt J zur Profilsaugseite;
- e.) einen Teil der Profilsaugseite im Bereich zwischen der Vorderkantenebene und einer in
meridionaler Richtung um 0,7*CM stromab der Vorderkantenebene gelegenen Ebene.
- a.) eine geradlinige Verbindung zwischen dem Vorderkantenpunkt L1 und dem von ihm in meridionaler Richtung stromauf um
- 7. Strömungsarbeitsmaschine nach einer der Klauseln 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenschwerpunkt der Fluidzufuhröffnung (10) in Meridianströmungsrichtung betrachtet stromauf des Flächenschwerpunktes der Fluidentnahmeöffnung (9) vorgesehen ist. - 8. Strömungsmaschine nach einer der Klauseln 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Schaufelpassage vorgesehenen Fluidentnahmeöffnungen (9) und Fluidzufuhröffnungen (10) auf unterschiedlichen Seiten einer Schaufelpassagenmittellinie (8) angeordnet sind. - 9. Strömungsarbeitsmaschine nach einer der Klauseln 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzufuhröffnung (10) wenigstens teilweise stromab der Vorderkantenebene der Schaufelreihe (6, 7) vorgesehen ist. - 10. Strömungsarbeitsmaschine nach einer der Klauseln 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fluidrückführweg (11) mindestens eine Fluidentnahmeöffnung (9) mit einer Fluidzufuhröffnung (10) in einer anderen Schaufelpassage verbindet. - 11. Strömungsarbeitsmaschine nach einer der Klauseln 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fluidrückführweg (11) mindestens eine Fluidentnahmeöffnung (9) mit einer Fluidzufuhröffnung (10) in derselben Schaufelpassage verbindet. - 12. Strömungsarbeitsmaschine nach einer der Klauseln 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidrückführweg (11) an einer Rotorschaufelreihe (6) und/oder Statorschaufelreihe (7), bestehend aus einzelnen Schaufeln mit einer Schaufelplattform angeordnet ist, wobei die die Rotorschaufeln haltende Rotortrommel (3) und/oder das die Statorschaufeln haltende Gehäuse und die Schaufelplattform mindestens einen neben dem Hauptströmungspfad (2) angeordneten Hohlraum bilden und in mindestens einer Schaufelplattform mindestens eine Fluidzufuhröffnung (10) vorgesehen ist, die den mindestens einen Hohlraum mit dem Hauptströmungspfad (2) verbindet. - 13. Strömungsarbeitsmaschine nach Klausel 12, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Schaufelplattform mindestens eine Fluidentnahmeöffnung (9) ausgebildet ist, welche den Hauptströmungspfad (2) mit dem mindestens einen Hohlraum verbindet.
- 14. Strömungsarbeitsmaschine nach einer der Klauseln 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einer Schaufelplattform und der Rotortrommel (3) und/oder dem Gehäuse mindestens eine Fluidentnahmeöffnung (9) ausgebildet ist, die den Hauptströmungspfad (2) mit dem mindestens einen Hohlraum verbindet.
- 15. Strömungsarbeitmaschine nach einer der vorhergehenden Klauseln, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schaufel der Schaufelreihe (6, 7) um eine Schaufelverdrehachse verstellbar ist, wobei im Gehäuse und/oder der Rotortrommel (3) mindestens ein neben dem Hauptströmungspfad (2) angeordneter und von der Schaufelverdrehachse durchdrungener Hohlraum ausgebildet ist, wobei in mindestens einer Schaufelpassage mindestens eine Fluidzufuhröffnung (10) und/oder mindestens eine Fluidentnahmeöffnung (9) vorgesehen sind, um Hauptströmungspfad (2) und Hohlraum zu verbinden.
- 16. Strömungsarbeitsmaschine nach einer der vorhergehenden Klauseln, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung teilweise durch ein Innendeckband einer Schaufelreihe (6, 7) gebildet ist, wobei im Innendeckband mindestens ein neben dem Hauptströmungspfad (2) angeordneter Hohlraum ausgebildet ist, und wobei in mindestens einer Schaufelpassage mindestens eine Fluidzufuhröffnung (10) und/oder mindestens eine Fluidentnahmeöffnung (9) vorgesehen sind, um Hauptströmungspfad (2) und Hohlraum zu verbinden.
- 17. Strömungsarbeitsmaschine nach einer der vorhergehenden Klauseln, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Fluidzufuhröffnung (10) eine in den Hauptströmungspfad (2) vorstehende gekrümmte Düse umfasst.
- 18. Strömungsarbeitsmaschine nach einer der vorhergehenden Klauseln, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Fluidentnahmeöffnung (9) einen in den Hauptströmungspfad vorstehenden gekrümmten Staueinlauf umfasst.
- A fluid flow machine having a flow path (2) which is delimited by at least one wall on which at least one row of blades (6, 7) with a fixed connection is arranged, characterized in that in the wall in a region of a row of blades (6 , 7) at least one fluid removal opening (9) and at least one fluid supply opening (10) are arranged, which are connected by at least one fluid return path (11), wherein the extent of the fluid supply opening (10) in the circumferential direction is less than the distance between two adjacent blades.
- 2. Turbomachine according to
clause 1, characterized in that the blade row (6, 7) in at least one of its blade sections has a profile curvature with an angular difference of at the profile skeleton line at the leading and trailing edge tangents of at least 35 °. - 3. Fluid flow machine according to
1 or 2, characterized in that the fluid removal opening (9) within a removal zone (EA1) is arranged, wherein the removal zone (EA1) is limited by:clause - a.) a straight-line connection between the point A located on the profile suction side by the amount 0.5 * CM upstream of the trailing edge plane and the opposite profile leading edge point L; CM denotes the meridional length of the blade profile on the side wall
- b.) the profile pressure side PS;
- c.) a straight line connection between the trailing edge point T1 and the point B downstream of it in the meridional flow direction downstream by the amount 0.3 * CM;
- d.) a straight-line connection between the point B and the point C offset from it by the same meridional coordinate, but in the circumferential direction and in the direction of the adjacent suction side about the blade pitch SO;
- e.) a straight-line connection between the point C and the trailing edge point T2 located at this meridional coordinate;
- f.) the rear part of the profile suction side SS between the trailing edge point T2 and the point A.
- 4. Fluid working machine according to
clause 3, characterized in that the fluid removal opening (9) within a removal zone (EA2) is arranged, which is limited by:- a.) a portion of the profile pressure side in the region between the trailing edge plane and a lying in meridionaler direction by 0.75 * CM upstream of the trailing edge plane;
- b.) a straight line connection between the points D and E, wherein the point D in the meridional direction by 0.75 * CM upstream of the trailing edge plane and in the circumferential direction by 0.35 * SO from the pressure side PS is removed and the point E in the Trailing edge plane and circumferentially by 0.5 * SO from the pressure side PS away;
- c.) a rectilinear connection in the circumferential direction from the point D to the profile pressure side PS;
- d.) a straight line connection in the circumferential direction from the point E to the trailing edge point T1.
- 5. Fluid flow machine according to one of the
clauses 1 to 4, characterized in that the fluid supply opening (10) within a feed zone (IA1) is arranged, which is limited by:- a.) a straight-line connection between the leading edge point L1 and the point F upstream of it in the meridional direction by the amount 0.3 * CM; CM denotes the meridional length of the blade profile on the side wall;
- b.) a straight-line connection between the point F and the point G in the meridional direction by the amount 0.3 * CM upstream of the leading edge point L2;
- c.) a straight-line connection between the point G and the leading edge point L2;
- d.) a straight line connection between the leading edge point L2 and the point H located in the trailing edge plane at a distance 0.6 * SO from the opposite profile suction side;
- e.) a straight-line connection between the point H and the trailing edge point T;
- f.) The profile suction side SS.
- 6. Fluid flow machine according to
clause 5, characterized in that the fluid supply opening (10) within a feed zone (IA2) is arranged, which is limited by:- a.) a straight line connection between the leading edge point L1 and the upstream of it in meridionaler direction by the amount of 0.3 * CM removed Point F; CM denotes the meridional length of the blade profile on the side wall;
- b.) a rectilinear connection between the point F and the point I located at even meridional coordinate and in the circumferential direction by 0.6 * SO away from F;
- c.) a straight line connection between the point I and the point J offset by 0.7 * CM downstream of the leading edge plane and relative to the trailing edge point T by 0.4 * SO in the circumferential direction to the adjacent profile pressure side;
- d.) a rectilinear connection in the circumferential direction from the point J to the profile suction side;
- e.) a part of the profile suction side in the area between the leading edge plane and a lying in meridionaler direction by 0.7 * CM downstream of the leading edge plane level.
- 7. turbomachine according to one of
clauses 1 to 6, characterized in that the centroid of the fluid supply opening (10) viewed in meridian flow direction upstream of the centroid of the fluid removal opening (9) is provided. - 8. Turbomachine according to one of the
clauses 1 to 7, characterized in that the provided in a blade passage fluid removal openings (9) and fluid supply openings (10) on different sides of a Schaufelpassagenmittellinie (8) are arranged. - 9. turbomachine according to one of the
clauses 1 to 8, characterized in that the fluid supply opening (10) at least partially downstream of the leading edge plane of the blade row (6, 7) is provided. - 10. Fluid working machine according to one of the
clauses 1 to 9, characterized in that at least one fluid return path (11) connects at least one fluid removal opening (9) with a fluid supply opening (10) in another blade passage. - 11. Fluid flow machine according to one of the
clauses 1 to 10, characterized in that at least one fluid return path (11) connects at least one fluid removal opening (9) with a fluid supply opening (10) in the same blade passage. - 12. Fluid flow machine according to one of the
clauses 1 to 11, characterized in that the fluid return path (11) on a rotor blade row (6) and / or Statorschaufelreihe (7), consisting of individual blades is arranged with a blade platform, wherein the rotor blades holding the rotor drum (3) and / or the stator blades housing and the blade platform at least one next to the main flow path (2) arranged cavity and in at least one blade platform at least one fluid supply port (10) is provided, the at least one cavity with the main flow path (2) combines. - 13. turbomachine according to clause 12, characterized in that in at least one blade platform at least one fluid removal opening (9) is formed, which connects the main flow path (2) with the at least one cavity.
- 14. Fluid flow machine according to one of the clauses 12 or 13, characterized in that between at least one blade platform and the rotor drum (3) and / or the Housing at least one fluid removal opening (9) is formed, which connects the main flow path (2) with the at least one cavity.
- 15. Turbomachine according to one of the preceding clauses, characterized in that at least one blade of the blade row (6, 7) about a blade axis of rotation is adjustable, wherein in the housing and / or the rotor drum (3) at least one next to the main flow path (2) arranged and formed in at least one blade passage at least one fluid supply opening (10) and / or at least one fluid removal opening (9) are provided to connect the main flow path (2) and cavity.
- 16. turbomachine according to one of the preceding clauses, characterized in that the wall is partially formed by an inner shroud of a blade row (6, 7), wherein in the inner shroud at least one next to the main flow path (2) arranged cavity is formed, and wherein at least one Blade passage at least one fluid supply port (10) and / or at least one fluid removal opening (9) are provided to connect the main flow path (2) and cavity.
- 17. A fluid flow machine according to one of the preceding clauses, characterized in that at least one fluid supply opening (10) comprises a curved nozzle projecting into the main flow path (2).
- 18. Turbomachine according to one of the preceding clauses, characterized in that at least one Fluid removal opening (9) comprises a curved in the main flow path curved accumulation inlet.
- 11
- Gehäusecasing
- 22
- Ringkanal/Strömungspfad/HauptströmungspfadAnnular channel / flow path / main flow path
- 33
- Rotortrommel/NabeRotor drum / hub
- 44
- Maschinenachsemachine axis
- 55
- Vorleitradinlet guide vane
- 66
- Rotor/Rotorschaufel/RotorschaufelreiheRotor / rotor blade / rotor blade row
- 77
- Stator/Statorschaufel/StatorschaufelreiheStator / stator / stator blade
- 88th
- PassagenmittelliniePassages centerline
- 99
- FluidentnahmeöffnungFluid removal opening
- 1010
- FluidzufuhröffnungFluid supply port
- 1111
- Fluidkanal/FluidrückführwegFluid channel / Fluidrückführweg
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