DE102020206365A1

DE102020206365A1 - Flow guiding device for a turbo machine

Info

Publication number: DE102020206365A1
Application number: DE102020206365.6A
Authority: DE
Inventors: Johannes Grob; Björn Bülten
Original assignee: Turbonik GmbH
Current assignee: TURBONIK GMBH, DE
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2021-11-25
Also published as: WO2021234115A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsleitvorrichtung (1), insbesondere für eine Strömungsmaschine, mit mindestens einem Grundkörper (3), wobei sich der Grundkörper (3) entlang einer Längsachse (L) erstreckt, wobei der Grundkörper (3) auf einem Grundkörperumfang (5) mindestens einen Strömungskanal (6) aufweist, wobei der Strömungskanal (6) in seiner Erstreckung von einer Grundkörpermantelfläche (12) und von zwei zueinander weisenden Oberflächen (10,11) begrenzt wirdEine Strömungsleitvorrichtung (1), bei der eine kostengünstige Herstellung bei gleichzeitig gesteigertem Wirkungsgrad möglich ist, wird dadurch realisiert, dass die Grundkörpermantelfläche (12) derart ausgebildet ist, dass die beiden zueinander weisenden Oberflächen (10,11) in mindestens einer Schaufelschnittebene (S) eine voneinander verschiedene Oberflächenhöhe (H) aufweisen, und dass die Längsachse (L) eine Ebenennormale zur Schaufelschnittebene (S) ist.The present invention relates to a flow guide device (1), in particular for a turbo machine, with at least one base body (3), the base body (3) extending along a longitudinal axis (L), the base body (3) on a base body circumference (5) has at least one flow channel (6), the extent of the flow channel (6) being limited by a base body jacket surface (12) and by two mutually facing surfaces (10, 11) is possible, is realized in that the base body jacket surface (12) is designed in such a way that the two mutually facing surfaces (10, 11) have a different surface height (H) in at least one blade section plane (S), and that the longitudinal axis (L ) is a plane normal to the blade section plane (S).

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsleitvorrichtung beispielsweise für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Dampfturbine. Die Strömungsleitvorrichtung weist mindestens einen Grundkörper auf. Der Grundkörper erstreckt sich entlang einer Längsachse L. Auf einem Grundkörperumfang weist der Grundkörper mindestens einen Strömungskanal auf. Der Strömungskanal wird in seiner Erstreckung, insbesondere zwischen einem Strömungseintritt und einem Strömungsaustritt, von einer Grundkörpermantelfläche und von zwei zueinander weisenden Oberflächen begrenzt.The invention relates to a flow guiding device, for example for a turbo machine, in particular a steam turbine. The flow guide device has at least one base body. The main body extends along a longitudinal axis L. . The base body has at least one flow channel on a base body circumference. The extent of the flow channel, in particular between a flow inlet and a flow outlet, is delimited by a base body jacket surface and by two surfaces facing one another.

Strömungsleitvorrichtungen, insbesondere für Strömungsmaschinen, sind im Stand der Technik in einer Vielzahl von Ausgestaltungen bekannt. In einer Strömungsmaschine erfolgt eine Energieübertragung zwischen einem Fluid und den Bauteilen der Strömungsmaschine in einem offenen Raum durch eine Strömung nach den Gesetzen der Fluiddynamik. Strömungsleitvorrichtungen sind beispielsweise Leiträder oder Laufräder einer Turbine, die mindestens einen Strömungskanal oder eine Mehrzahl von Strömungskanälen zur Interaktion mit der Strömung auf einem Grundkörperumfang eines Grundkörpers aufweisen.Flow guiding devices, in particular for turbo machines, are known in the prior art in a large number of configurations. In a fluid flow machine, energy is transferred between a fluid and the components of the fluid flow machine in an open space by means of a flow according to the laws of fluid dynamics. Flow guide devices are, for example, guide wheels or impellers of a turbine which have at least one flow channel or a plurality of flow channels for interaction with the flow on a base body circumference of a base body.

Bei Abbau eines hohen Enthalpiegefälles, insbesondere in einstufigen Strömungsmaschinen, wird als Profil für die den Strömungskanal oder die Strömungskanäle typischerweise ein Lavaldüsenprofil verwendet. Das Lavaldüsenprofil weist einen mit Bezug auf einen kleinsten Querschnitt konvergent-divergenten Verlauf auf.When reducing a high enthalpy gradient, in particular in single-stage flow machines, a Laval nozzle profile is typically used as the profile for the flow channel or the flow channels. The Laval nozzle profile has a convergent-divergent course with respect to a smallest cross section.

Insbesondere bei auf einem Außenumfang eines Grundkörpers angeordnetem Strömungskanal und bei sehr kleinen Durchmessern des Grundkörpers der Strömungsleitvorrichtung kommt die Strömung im Strömungskanal mit einer stark gekrümmten Grundkörpermantelfläche in Kontakt und erfährt dadurch im Verlauf des Strömungskanals eine starke Beschleunigung. Diese Beschleunigung erfolgt jedoch nur einseitig. Durch die partiell hohe Geschwindigkeit ist die Strömung am Austritt des Strömungskanals stark inhomogen.In particular with a flow channel arranged on an outer circumference of a base body and with very small diameters of the base body of the flow guide device, the flow in the flow channel comes into contact with a strongly curved base body jacket surface and thus experiences a strong acceleration in the course of the flow channel. However, this acceleration is only one-sided. Due to the partially high speed, the flow at the outlet of the flow channel is very inhomogeneous.

Aufgrund dieser Inhomogenität der Strömung kann der Strömungskanal, z. B. mit dem Profil einer Lavaldüse, nicht im optimalen Auslegungsdruckverhältnis betrieben werden. Dadurch kommt es zu Verlusten, woraus ein reduzierter Wirkungsgrad resultiert. Ferner lassen sich bestimmte Geometrien des Strömungskanals, die einer optimalen Auslegung entsprechen, nur mit hohem Aufwand und damit hohen Kosten fertigen.Because of this inhomogeneity of the flow, the flow channel, for. B. with the profile of a Laval nozzle, are not operated in the optimal design pressure ratio. This leads to losses, which results in a reduced degree of efficiency. Furthermore, certain geometries of the flow channel, which correspond to an optimal design, can only be manufactured with great effort and thus high costs.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsleitvorrichtung, insbesondere für eine Strömungsmaschine, anzugeben, bei der ein gesteigerter Wirkungsgrad bei gleichzeitig kostengünstiger Herstellung realisiert ist.The present invention is therefore based on the object of specifying a flow guide device, in particular for a turbo machine, in which an increased degree of efficiency is achieved while at the same time being inexpensive to manufacture.

Die vorgenannte Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Strömungsleitvorrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst, nämlich dadurch, dass die Grundkörpermantelfläche derart ausgebildet ist, dass die beiden, den Strömungskanal begrenzenden, zueinander weisenden Oberflächen in mindestens einer Schaufelschnittebene S eine voneinander verschiedene Oberflächenhöhe H aufweisen, und dass die Längsachse L eine Ebenennormale zur Schaufelschnittebene S ist.The aforementioned object is achieved in a generic flow guide device with the features of the characterizing part of claim 1, namely in that the base body jacket surface is designed such that the two surfaces delimiting the flow channel facing each other in at least one blade section plane S. have a surface height H different from one another, and that the longitudinal axis L. a plane normal to the blade cutting plane S. is.

Die nachstehenden Erläuterungen von bevorzugten Ausführungsbeispielen sind überwiegend auf die Verwendung der Strömungsleitvorrichtung bei der Entspannung eines Fluides bezogen. Bei einer Verwendung bzw. Betrachtung der Strömungsleitvorrichtung im Rahmen eines Verdichters sind die Erläuterungen, insbesondere in Bezug auf die Verwendung der Begriffe „Strömungskanaleintritt“ und „Strömungskanalaustritt“ sowie „stromauf“ und „stromab“, entsprechend umgekehrt auszulegen bzw. zu verstehen.The following explanations of preferred exemplary embodiments relate predominantly to the use of the flow guide device in the expansion of a fluid. When using or considering the flow guide device in the context of a compressor, the explanations, in particular with regard to the use of the terms “flow channel inlet” and “flow channel outlet” as well as “upstream” and “downstream”, are to be interpreted or understood in reverse.

Die Strömungsleitvorrichtung ist beispielsweise als Leitrad für eine Strömungsmaschine, beispielsweise eine Dampfturbine, ausgebildet. Die Strömungsleitvorrichtung ist z. B. als stehendes Bauteil in einer Strömungsmaschine anordenbar. Vorzugsweise sind eine Mehrzahl von Strömungsleitvorrichtungen in einer mehrstufigen Strömungsmaschine angeordnet. Die Strömungsleitvorrichtung ist mit ihrem Grundkörper, der beispielsweise als Nabe ausgebildet ist, vorzugsweise drehfest, in einem Gehäuse der Strömungsmaschine montiert. Der Grundkörper weist insbesondere eine Ausnehmung für eine den Grundkörper durchtretende, rotierende Welle auf.The flow guide device is designed, for example, as a guide wheel for a turbo machine, for example a steam turbine. The flow guide device is z. B. can be arranged as a standing component in a turbomachine. A plurality of flow guiding devices are preferably arranged in a multi-stage turbomachine. The flow guiding device is mounted with its base body, which is designed as a hub, for example, preferably non-rotatably, in a housing of the turbomachine. The base body has, in particular, a recess for a rotating shaft passing through the base body.

Ferner ist vorgesehen, dass die Strömungsleitvorrichtung beispielsweise als Laufrad einer Strömungsmaschine ausgebildet ist. Die Strömungsleitvorrichtung ist dann mit dem Grundkörper an einer rotierenden Welle befestigt.Furthermore, it is provided that the flow guide device is designed, for example, as an impeller of a turbo machine. The flow guide device is then attached to the base body on a rotating shaft.

Es ist ferner eine Verwendung der Strömungsleitvorrichtung in Dampfstrahlkältemaschinen, Verdichtern, Gasturbinen oder Triebwerken, insbesondere Flugzeugturbinen, ORC-Turbinen, Wasserstoffturbinen oder Wasserstoffverdichtern vorgesehen. Die Strömungsleitvorrichtung ist vorzugsweise zum Betrieb mit flüssigen und/oder gasförmigen Fluiden, insbesondere Wasserdampf, CO₂, Wasserstoff, organischen Medien, Silikonölen, Kältemitteln, ausgebildet.The flow guide device can also be used in steam jet chillers, compressors, gas turbines or engines, in particular aircraft turbines, ORC turbines, hydrogen turbines or hydrogen compressors. The flow guide device is preferably designed for operation with liquid and / or gaseous fluids, in particular water vapor, CO ₂ , hydrogen, organic media, silicone oils, refrigerants.

Die Strömungsleitvorrichtung weist mindestens einen, insbesondere scheibenförmig oder ringförmig ausgebildeten, Grundkörper auf. Der Grundkörperumfang ist beispielsweise kreisförmig oder polygonförmig ausgebildet. Auf dem bzw. in dem Grundkörperumfang ist mindestens ein Strömungskanal ausgebildet, der sich beispielsweise von einer Anströmseite des Grundkörpers, insbesondere mit Anteilen parallel zur Längsachse L, bis zu einer Abströmseite des Grundkörpers erstreckt. Der verbleibende Grundkörperumfang ist, beispielsweise durch mindestens einen Blockadeabschnitt, insbesondere des Grundkörpers, für den Durchtritt eines Strömungsmediums - im Montagezustand - blockiert. Anströmseite und die Abströmseite des Grundkörpers erstrecken sich vorzugsweise parallel zueinander.The flow guide device has at least one, in particular disk-shaped or ring-shaped, base body. The base body circumference is, for example, circular or polygonal. At least one flow channel is formed on or in the base body circumference, which for example extends from an inflow side of the base body, in particular with portions parallel to the longitudinal axis L. , extends up to an outflow side of the base body. The remaining base body circumference is blocked, for example by at least one blocking section, in particular of the base body, for the passage of a flow medium - in the assembled state. The inflow side and the outflow side of the base body preferably extend parallel to one another.

Der Strömungskanal wird in seiner Erstreckung zwischen einem Strömungseintritt und einem Strömungsaustritt an seinem Grund von einer Grundkörpermantelfläche und zu den beiden Seiten von zwei zueinander weisenden Oberflächen - druckseitige Oberfläche und saugseitige Oberfläche - begrenzt. Im Montagezustand ist der Strömungskanal vollumfänglich geschlossen und wird dazu, insbesondere radial gegenüberliegend zur Grundkörpermantelfläche, ferner durch mindestens einen Deckelring, Innenring oder ein Gehäuse begrenzt. Wird der Strömungskanal in Richtung des Grundkörpers beispielsweise durch eine Oberfläche eines anderen Bauteils, beispielsweise einer Schaufel bei zusammengesetzten Schaufelringen, begrenzt, so ist die in Richtung des Grundkörpers orientierte Fläche der Grundkörpermantelfläche gleichzusetzen.The extent of the flow channel between a flow inlet and a flow outlet is delimited at its base by a base body jacket surface and on both sides by two mutually facing surfaces - the pressure-side surface and the suction-side surface. In the assembled state, the flow channel is completely closed and for this purpose is limited, in particular radially opposite to the base body jacket surface, by at least one cover ring, inner ring or a housing. If the flow channel in the direction of the base body is limited, for example, by a surface of another component, for example a blade in the case of assembled blade rings, then the surface oriented in the direction of the base body is to be equated with the base body jacket surface.

Wenn der Grundkörper beispielsweise als Nabe ausgebildet ist, ist der mindestens eine Strömungskanal auf dem als Außenumfang ausgebildeten Grundkörperumfang angeordnet. Ist der Grundkörper beispielsweise ringförmig ausgebildet, ist der mindestens eine Strömungskanal aus einem als Innenumfang ausgebildeten Grundkörperumfang angeordnet. Bei der ringförmigen Ausgestaltung des Grundkörper ist der mindestens eine Strömungskanal durch eine Innenscheibe begrenzt.If the base body is designed as a hub, for example, the at least one flow channel is arranged on the base body circumference designed as the outer circumference. If the base body is designed, for example, in the shape of a ring, the at least one flow channel is arranged from a base body circumference designed as an inner circumference. In the case of the ring-shaped configuration of the base body, the at least one flow channel is delimited by an inner disk.

Es ist ferner vorgesehen, dass an dem Grundkörperumfang eine Mehrzahl von Strömungskanälen ausgebildet sind. Beispielsweise sind die Strömungskanäle gleichmäßig oder asymmetrisch an dem Grundkörperumfang verteilt angeordnet.It is further provided that a plurality of flow channels are formed on the base body circumference. For example, the flow channels are distributed uniformly or asymmetrically on the base body circumference.

Der Strömungskanalquerschnitt, insbesondere der Verlauf des Strömungskanalquerschnitts, wird von der Grundkörpermantelfläche, insbesondere der Form und der Ausrichtung der Grundköpermantelfläche, beeinflusst. Der Strömungskanalquerschnitt ist zwischen Strömungseintritt und Strömungsaustritt beispielsweise konstant oder variiert. Vorteilhaft ist der Strömungskanalquerschnitt im Verlauf, divergent - nimmt also vom Strömungseintritt zum Strömungsaustritt zu -, konvergent - nimmt also vom Strömungseintritt zum Strömungsaustritt zu -, konvergent und divergent oder weist ein anderes Profil auf. Mit dem „Querschnitt“ des Strömungskanals oder „Strömungskanalquerschnitt“ ist stets die Querschnittsfläche des Strömungskanals gemeint. Bei einer Mehrzahl von Strömungskanälen sind vorteilhaft alle Strömungskanäle identisch ausgebildet.The flow channel cross section, in particular the course of the flow channel cross section, is influenced by the base body jacket surface, in particular the shape and the alignment of the base body jacket surface. The flow channel cross section is, for example, constant or varied between the flow inlet and the flow outlet. The flow channel cross-section is advantageous in the course, divergent - that is, increases from the flow inlet to the flow outlet -, convergent - that is, increases from the flow inlet to the flow outlet -, convergent and divergent or has a different profile. The “cross section” of the flow channel or “flow channel cross section” always means the cross-sectional area of the flow channel. In the case of a plurality of flow channels, all flow channels are advantageously designed identically.

Die Grundkörpermantelfläche im Strömungskanal ist erfindungsgemäß, insbesondere in mindestens einem Abschnitt, derart ausgebildet, dass die beiden den Strömungskanal seitlich begrenzenden Oberflächen in mindestens einer Schaufelschnittebene S eine voneinander verschiedene Oberflächenhöhe H aufweisen. Die Schaufelschnittebene S ist eine gedachte Ebene, zu der die Längsachse L des Grundkörpers eine Ebenennormale ist.According to the invention, the base body jacket surface in the flow channel is designed, in particular in at least one section, in such a way that the two surfaces laterally delimiting the flow channel are in at least one blade section plane S. have a surface height H which is different from one another. The blade cutting plane S. is an imaginary plane to which the longitudinal axis L. of the base body is a plane normal.

Die Grundkörpermantelfläche ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass in mindestens einer Schaufelschnittebene S an mindestens einer Stelle entlang der Längsachse L in dem Abschnitt die Oberflächenhöhen H unterschiedlich sind. Ferner ist vorgesehen, dass die Oberflächenhöhen H in mehreren Schaufelschnittebenen S an mehreren Stellen entlang der Längsachse L des Grundkörpers jeweils unterschiedlich zueinander sind. Dadurch wird der Querschnitt des Strömungskanals variiert. Die Grundkörpermantelfläche ist in ihrem Verlauf vorzugweise unterbrechungsfrei ausgebildet, weist also keine Stoßstellen auf.The base body jacket surface is preferably designed in such a way that in at least one blade section plane S. at at least one point along the longitudinal axis L. in the section the surface heights H are different. It is also provided that the surface heights H in several blade cutting planes S. at several points along the longitudinal axis L. of the base body are each different from one another. This varies the cross section of the flow channel. The base body jacket surface is preferably designed to be uninterrupted in its course, that is to say has no joints.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Oberflächenhöhen H in mindestens einer Schaufelschnittebene S eine Höhendifferenz von mindestens 3%, insbesondere mindestens 5%, mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 30%, mindestens 40%, mindestens 50%, mindestens 75% oder mindestens 90% aufweisen. Es ist des Weiteren bevorzugt vorgesehen, dass in mindestens einer ersten Schaufelschnittebene S an mindestens einer ersten Stelle der Längsachse L im Verlauf des Strömungskanals die Oberflächenhöhen H unterschiedlich zueinander sind, dass in mindestens einer zweiten Schaufelschnittebene S an mindestens einer zweiten Stelle der Längsachse L im Verlauf des Strömungskanals die Oberflächenhöhen H unterschiedlich zueinander sind, und dass die Oberflächenhöhen H in der ersten Schaufelschnittebene größer oder kleiner als die Oberflächenhöhen in der zweiten Schaufelschnittebene sind.In particular, it is provided that the surface heights H in at least one blade section plane S. have a height difference of at least 3%, in particular at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 75% or at least 90%. It is furthermore preferably provided that in at least one first blade section plane S. at at least a first point on the longitudinal axis L. In the course of the flow channel, the surface heights H are different from one another that in at least one second blade section plane S. at at least one second point on the longitudinal axis L. in the course of the flow channel, the surface heights H are different from one another, and that the surface heights H in the first blade cutting plane are greater or smaller than the surface heights in the second blade cutting plane.

Ferner ist vorgesehen, dass die Oberflächenhöhe H der in einer Schaufelschnittebene S stromauf, insbesondere druckseitig, angeordneten Oberfläche kleiner als die Oberflächenhöhe H der stromab, bevorzugt saugseitig, angeordneten Oberfläche ist. It is further provided that the surface height H is in a blade section plane S. upstream, in particular on the pressure side, arranged surface is smaller than the surface height H of the surface arranged downstream, preferably on the suction side.

Dadurch ist die Grundkörpermantelfläche in Richtung des Strömungsaustritts geneigt ausgerichtet.As a result, the base body surface area is aligned inclined in the direction of the flow outlet.

Die Oberflächenhöhe H der jeweiligen - druckseitigen oder saugseitigen - Oberfläche ist die, insbesondere in der Schaufelschnittebene S oder der Strömungskanalschnittebene E, zwischen Grundkörpermantelfläche und dem vom Grundkörper weggewandten Ende der Oberfläche überstrichene Strecke. Das gilt insbesondere für in Richtung des Strömungskanals oder von diesem weg geneigte Oberflächen. Geringfügige, insbesondere fertigungsbedingte, Radien im Bereich zwischen Grundkörpermantelfläche und den Oberflächen bleiben unberücksichtigt, größere Radien werden der Grundköpermantelfläche zugerechnet. Für den Fall, dass die Oberflächen radial zur Längsachse L des Grundkörpers ausgerichtet sind, entspricht die Oberflächenhöhe H der Oberflächen der Höhe der Oberflächen in radialer Richtung - die radiale Höhe.The surface height H of the respective - pressure-side or suction-side - surface is that, in particular in the blade cutting plane S. or the flow channel sectional plane E. , between the surface of the base body and the end of the surface facing away from the base body. This applies in particular to surfaces that are inclined in the direction of the flow channel or away from it. Slight, in particular production-related, radii in the area between the base body jacket surface and the surfaces are not taken into account, larger radii are added to the base body jacket surface. In the event that the surfaces are radial to the longitudinal axis L. of the base body are aligned, the surface height H of the surfaces corresponds to the height of the surfaces in the radial direction - the radial height.

Erfindungsgemäß voneinander verschiedene Oberflächenhöhen H der Oberflächen in der Schaufelschnittebene S lassen sich beispielsweise über eine entsprechend gestaltete Form und Ausrichtung der Grundkörpermantelfläche - zumindest in einem Abschnitt - erzielen.According to the invention, different surface heights H of the surfaces in the blade cutting plane S. can be achieved, for example, via a correspondingly designed shape and alignment of the base body jacket surface - at least in one section.

Auf diese Weise ist eine vorteilhafte Ausrichtung der Grundkörpermantelfläche gewährleistet, die eine Inhomogenität der Strömungsgeschwindigkeit reduziert und den Wirkungsgrad steigert.In this way, an advantageous alignment of the base body jacket surface is ensured, which reduces the inhomogeneity of the flow velocity and increases the efficiency.

Besonders bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass die Oberflächenhöhen H der beiden den Strömungskanal begrenzenden Oberflächen in einer Schaufelschnittebene S am Strömungseintritt - an einer Stelle auf der Längsachse L am Strömungseintritt - gleich sind und/oder dass die Oberflächenhöhen H der beiden den Strömungskanal begrenzenden Oberflächen in einer Schaufelschnittebene S am Strömungsaustritt - an einer Stelle auf der Längsachse L am Strömungsaustritt - gleich sind. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Grundkörpermantelfläche zumindest am Strömungseintritt und/oder zumindest am Strömungsaustritt konvex mit einem Radius gewölbt ist. It is also particularly preferably provided that the surface heights H of the two surfaces delimiting the flow channel are in a blade section plane S. at the flow inlet - at one point on the longitudinal axis L. at the flow inlet - are the same and / or that the surface heights H of the two surfaces delimiting the flow channel in a blade section plane S. at the flow outlet - at one point on the longitudinal axis L. at the flow outlet - are the same. Furthermore, it is preferably provided that the base body jacket surface is curved convexly with a radius at least at the flow inlet and / or at least at the flow outlet.

In der Schaufelschnittebene S am Strömungseintritt und/oder am Strömungsaustritt ist die Grundkörpermantelfläche bei einer derartigen Ausgestaltung eine konvex gewölbte Linie.In the blade cutting plane S. At the flow inlet and / or at the flow outlet, the base body jacket surface is a convexly curved line in such a configuration.

Durch die vorstehende Weiterbildung ist gewährleistet, dass trotz des erfindungsgemäßen Verlaufes der Grundkörpermantelfläche zumindest in einem Abschnitt im Strömungskanal, am Strömungseintritt und/oder am Strömungsaustritt gleichwohl eine „Standardschnittstelle“ zu weiteren Komponenten, z.B. Lauf- oder Leiträdern, ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Strömungsleitvorrichtung ist dadurch im Strömungspfad innerhalb einer Maschine ohne Weiteres kompatibel zu aus dem Stand der Technik bekannten Komponenten.The above development ensures that despite the course of the basic body jacket surface according to the invention, a “standard interface” to further components, e.g. impellers or idlers, is formed at least in a section in the flow channel, at the flow inlet and / or at the flow outlet. The flow guide device according to the invention is therefore readily compatible with components known from the prior art in the flow path within a machine.

Gemäß einer ersten, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Strömungsleitvorrichtung ist vorgesehen, dass die Grundkörpermantelfläche ferner derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Oberflächenhöhen H der zueinander weisenden Oberflächen in mindestens einer Strömungskanalschnittebene E im Wesentlichen gleich sind, wobei die Strömungskanalschnittebene E derart ausgerichtet ist, dass die Strömungskanalschnittebene E von einem mittlerer Stromfaden - gemäß Stromfadentheorie - in Normalenrichtung durchtreten wird. Der Stromfaden durchtritt die Strömungskanalschnittebene E an der Stelle im Verlauf der Längsachse L, an der auch die jeweilige Betrachtung der Schaufelschnittebene S erfolgt.According to a first, particularly preferred embodiment of the flow guide device, it is provided that the base body jacket surface is further designed and arranged in such a way that the surface heights H of the surfaces facing each other in at least one flow channel sectional plane E. are essentially the same, the flow channel sectional plane E. is aligned such that the flow channel sectional plane E. is traversed by a mean stream filament - according to the stream filament theory - in the normal direction. The stream filament passes through the flow channel sectional plane E. at the point along the longitudinal axis L. , at which the respective consideration of the blade section plane S. he follows.

Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Schnittlinie der Strömungskanalschnittebene E und der Schaufelschnittebene S den Stromfaden des Strömungskanals schneidet.In particular, it is provided that a line of intersection of the flow channel sectional plane E. and the blade section plane S. intersects the stream filament of the flow channel.

Die Grundkörpermantelfläche ist folglich so ausgebildet, dass bei Betrachtung an mindestens einer Stelle im Verlauf der Längsachse L des Grundkörpers in einer Schaufelschnittebene S die Oberflächenhöhen H voneinander verschieden sind und die Oberflächenhöhen H in einer zugehörigen Strömungskanalschnittebene E - bei Betrachtung an derselben Stelle entlang der Längsachse L - im Wesentlichen gleich sind. Durch einen schrägen und/oder gekrümmten Verlauf des Strömungskanals betreffen die Oberflächenhöhen H in den beiden betrachteten Ebenen unterschiedliche Bereiche der den Strömungskanal seitlich begrenzenden Oberflächen im Strömungskanal.The base body jacket surface is consequently designed in such a way that when viewed at at least one point in the course of the longitudinal axis L. of the base body in a blade section plane S. the surface heights H are different from one another and the surface heights H in an associated flow channel sectional plane E. - when viewed at the same point along the longitudinal axis L. - are essentially the same. Due to an inclined and / or curved course of the flow channel, the surface heights H in the two planes considered relate to different areas of the surfaces in the flow channel that laterally delimit the flow channel.

Die Oberflächenhöhe H der beiden den Strömungskanal begrenzenden Oberflächen ist folglich in der Strömungskanalschnittebene E im Wesentlichen gleich, wobei die Strömungskanalschnittebene E von dem mittleren Stromfaden des Strömungskanals - an der gleichen Stelle entlang der Längsachse L des Grundkörpers, in der die Betrachtung der Schaufelschnittebene S erfolgt - orthogonal durchtreten wird.The surface height H of the two surfaces delimiting the flow channel is consequently in the flow channel sectional plane E. essentially the same, with the flow channel sectional plane E. from the middle stream filament of the flow channel - at the same point along the longitudinal axis L. of the base body, in which the consideration of the blade section plane S. occurs - is traversed orthogonally.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Grundkörpermantelfläche derartig gestaltet ist, dass sie in mindestens einer Strömungskanalschnittebene E an einer Stelle entlang des mittleren Strompfades, vorzugsweise in einer Mehrzahl von Strömungskanalebenen E entlang des mittleren Strompfades, eine gerade Linie, eine konvexe Linie, eine konkave Linie oder eine Linie mit mindestens einem geraden Abschnitt und mindestens zwei konvexen oder konkaven Abschnitten - Krümmung, insbesondere Radien in den Randbereichen der Grundkörpermantelfläche - dargestellt.In particular, it is provided that the base body jacket surface is designed in such a way that it is in at least one flow channel sectional plane E. at one point along the central flow path, preferably in a plurality of flow channel levels E. along the middle current path, a straight line, a convex line, a concave line or a line with at least one straight section and at least two convex or concave sections - curvature, in particular radii in the edge regions of the base body jacket surface - shown.

Eine weitere Ausgestaltung der Strömungsleitvorrichtung sieht vor, dass mindestens eine Schaufel auf dem Grundkörperumfang angeordnet ist. Dabei werden zwei Strömungskanäle ausgebildet, nämlich zwischen den beiden Oberflächen der Schaufel und jeweils einer Oberfläche eines Blockadeabschnitts.Another embodiment of the flow guide device provides that at least one blade is arranged on the base body circumference. In this case, two flow channels are formed, namely between the two surfaces of the blade and in each case one surface of a blockage section.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass mindestens zwei Schaufeln auf dem Grundkörperumfang angeordnet sind, und dass der mindestens eine Strömungskanal zwischen den Schaufeln ausgebildet ist. Die den Strömungskanal seitlich begrenzenden, zueinander weisenden Oberflächen sind vorzugsweise die entsprechenden Oberflächen der Schaufeln, also die druckseitige Oberfläche der einen Schaufel und die saugseitige Oberfläche der anderen Schaufel. Die Oberflächenhöhen H entsprechen dann der Erstreckung der Schaufeln in der jeweils betrachteten Ebene E,S oder der radialen Höhe der jeweiligen Schaufel bei radialer Ausrichtung der Schaufeln. Die Oberflächenhöhe H der einen Schaufel in der Schaufelschnittebene S ist erfindungsgemäß größer oder kleiner aus die Oberflächenhöhe H der anderen Schaufel in der Schaufelschnittebene. Insbesondere ist die Oberflächenhöhe H in der zugehörigen Strömungskanalschnittebene E für beide Schaufeln etwa gleich.It is particularly preferably provided that at least two blades are arranged on the base body circumference, and that the at least one flow channel is formed between the blades. The surfaces facing each other and laterally delimiting the flow channel are preferably the corresponding surfaces of the blades, that is to say the pressure-side surface of one blade and the suction-side surface of the other blade. The surface heights H then correspond to the extension of the blades in the plane under consideration E. , S or the radial height of the respective blade with radial alignment of the blades. The surface height H of one blade in the blade cutting plane S. is, according to the invention, greater or lesser than the surface height H of the other blade in the blade cutting plane. In particular, the surface height H is in the associated flow channel sectional plane E. about the same for both blades.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens zwei weitere Strömungskanäle auf dem Grundkörperumfang angeordnet sind, die insbesondere von jeweils einer Schaufel und dem Grundköper bzw. dem mindestens einen Blockadeabschnitt begrenzt werden. Beispielsweise ist jeweils ein Strömungskanal zwischen einer druckseitigen Oberfläche der einen Schaufel und einer - saugseitigen - Oberfläche des Blockadeabschnitts und einer saugseitigen Oberfläche der anderen Schaufel und einer - druckseitigen - Oberfläche des Blockadeabschnitts ausgebildet.It is preferably provided that at least two further flow channels are arranged on the base body circumference, which are in particular delimited by a blade and the base body or the at least one blocking section. For example, a flow channel is formed between a pressure-side surface of the one blade and a - suction-side - surface of the blocking section and a suction-side surface of the other blade and a - pressure-side - surface of the blocking section.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Strömungsleitvorrichtung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Schaufeln auf dem Grundkörperumfang - Außenumfang oder Innenumfang - angeordnet ist. Die Schaufeln sind beispielsweise symmetrisch oder asymmetrisch auf dem Grundkörperumfang verteilt angeordnet.According to a further preferred embodiment of the flow guide device, it is provided that a plurality of blades are arranged on the base body circumference - outer circumference or inner circumference. The blades are, for example, arranged symmetrically or asymmetrically distributed on the base body circumference.

Insbesondere ist jeder Strömungskanal in seinem Verlauf im Betriebszustand vollumfänglich geschlossen. Bei auf einem Außenumfang des Grundkörpers angeordneten Schaufeln wird der Grundkörper abschließend durch einen, vorzugsweise auf einen Außenumfang der Schaufeln aufgebrachten, insbesondere aufgeschrumpften, Deckelring oder ein Gehäuse der Maschine begrenzt. Bei auf einem Innenumfang eines, beispielsweise ringförmig ausgebildeten, Grundkörpers angeordneten Schaufeln werden die Strömungskanäle abschließend beispielsweise durch eine Innenscheibe begrenzt.In particular, each flow channel is completely closed in its course in the operating state. In the case of blades arranged on an outer circumference of the base body, the base body is finally delimited by a cover ring or a housing of the machine that is preferably attached, in particular shrunk, to an outer circumference of the blades. In the case of blades arranged on an inner circumference of a, for example, ring-shaped base body, the flow channels are finally delimited, for example, by an inner disk.

Es ist eine Teilbeaufschlagung der Strömungsleitvorrichtung vorgesehen, bei der nur ein bestimmter Anteil des Grundkörperumfangs mit Schaufeln versehen ist, beispielweise etwa 50% des Grundkörperumfangs. Der Grundkörper mit der Mehrzahl an Schaufeln ist vorzugsweise für eine Teilbeaufschlagung ausgebildet. Der verbleibende Anteil des Grundkörperumfangs ist für eine Strömung verschlossen. Bei derartigen Ausführungsbeispielen ist ein Teil der Strömungskanäle zwischen jeweils einer Schaufel und einem Blockadeabschnitt gebildet, wobei die jeweils einen Strömungskanal teilweise begrenzende Oberfläche eines Blockadeabschnitts das Profil einer entsprechenden Oberfläche einer Schaufel aufweist.A partial admission of the flow guide device is provided, in which only a certain portion of the base body circumference is provided with blades, for example about 50% of the base body circumference. The base body with the plurality of blades is preferably designed for partial admission. The remaining part of the base body circumference is closed to a flow. In such exemplary embodiments, part of the flow channels is formed between a respective blade and a blockade section, the surface of a blockage section partially delimiting a flow channel in each case having the profile of a corresponding surface of a blade.

Zwischen jeweils zwei benachbarten Schaufeln ist mindestens ein Strömungskanal ausgebildet ist, so dass auf dem Grundkörperumfang eine Mehrzahl von Strömungskanälen ausgebildet sind. Die zueinander weisenden Oberflächen der jeweils benachbarten Schaufeln erfüllen die vorstehend beschriebenen Anforderungen in Bezug auf die Oberflächenhöhe H, um eine vorteilhafte Grundkörpermantelfläche zu gestalten.At least one flow channel is formed between each two adjacent blades, so that a plurality of flow channels are formed on the base body circumference. The mutually facing surfaces of the respective adjacent blades meet the requirements described above with regard to the surface height H in order to create an advantageous body shell surface.

Sofern bei den vorstehenden oder nachfolgenden Ausführungen auf einen einzigen Strömungskanal zwischen zwei benachbarten Schaufeln Bezug genommen wird, gelten die beschriebenen Eigenschaften gleichermaßen für jeden Strömungskanal jedes Schaufelpaares auf dem Umfang des Grundkörpers.If in the preceding or following statements reference is made to a single flow channel between two adjacent blades, the properties described apply equally to each flow channel of each pair of blades on the circumference of the base body.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jeder Strömungskanal in seinem Verlauf zumindest einen Abschnitt aufweist, in dem die benachbarten Schaufeln in der - gedachten - Schaufelschnittebene S eine voneinander verschiedene Oberflächenhöhe H, aufweisen, die insbesondere der radialen Höhe der Schaufel entspricht. Derartig voneinander verschiedene Höhen der Schaufeln in der Schaufelschnittebene S lassen sich beispielsweise über einen entsprechend gestalteten Oberflächenverlauf der Grundkörpermantelfläche erreichen.According to the invention, it is provided that each flow channel has at least one section in its course in which the adjacent blades in the - imaginary - blade sectional plane S. have a surface height H, which is different from one another and which corresponds in particular to the radial height of the blade. Such different heights of the blades in the blade cutting plane S. can be achieved, for example, via a correspondingly designed surface profile of the base body jacket surface.

Bei radial ausgerichteten Oberflächen, insbesondere Oberflächen der Schaufeln, ist die Oberflächenhöhe H identisch mit der radialen Höhe. Die radiale Höhe einer Schaufel an einer bestimmten Stelle wird zwischen der Grundkörpermantelfläche und dem von dem Grundkörper weggewandten Ende der Schaufel - in radialer Richtung, ausgehend von der Längsachse L - bestimmt. Beispielsweise wird die radiale Höhe einer Schaufel ausgehend von einem bestimmten Punkt auf der Grundkörpermantelfläche auf einer radialen Linie ausgehend von der Längsachse L des Grundkörpers gemessen.In the case of radially oriented surfaces, in particular surfaces of the blades, the surface height H is identical to the radial height. the The radial height of a blade at a certain point is between the base body surface area and the end of the blade facing away from the base body - in the radial direction, starting from the longitudinal axis L. - certainly. For example, the radial height of a blade, starting from a specific point on the base body surface area, is on a radial line starting from the longitudinal axis L. of the base body measured.

Vorzugsweise weisen die beiden jeweils einen Strömungskanal begrenzenden, benachbart angeordneten Schaufeln im Verlauf des Strömungskanals eine variierende Oberflächenhöhe H, insbesondere radiale Höhe H, auf. Folglich variiert die Oberflächenhöhe H der Schaufeln im Lauf der Erstreckung des Strömungskanals, jeweils betrachtet in einer Vielzahl von Strömungskanalschnittebenen E, die jeweils so ausgerichtet sind, dass der mittlere Stromfaden die jeweilige Strömungskanalschnittebene E als Ebenennormale durchtritt. Dabei sind die Oberflächenhöhe H der beiden Schaufeln in jeder einzelnen Schaufelschnittebene E vorzugsweise gleich.The two adjacently arranged blades each delimiting a flow channel preferably have a varying surface height H, in particular a radial height H, in the course of the flow channel. Consequently, the surface height H of the blades varies in the course of the extent of the flow channel, viewed in each case in a plurality of flow channel sectional planes E. , which are each aligned so that the middle flow filament the respective flow channel intersection plane E. passes through as plane normal. The surface height H of the two blades is in each individual blade cutting plane E. preferably the same.

Die Oberflächenhöhe H der Schaufeln variiert im Verlauf des Strömungskanals, insbesondere in der jeweils betrachteten Strömungskanalschnittebene E, identisch für beide Schaufeln. Es ist auch vorgesehen, dass die Oberflächenhöhen H der beiden zueinander gewandten Oberflächen, insbesondere der Schaufeln, in mindestens einer Strömungskanalschnittebene S entlang des Strömungskanals voneinander verschieden sind.The surface height H of the blades varies in the course of the flow channel, in particular in the flow channel sectional plane considered in each case E. , identical for both blades. It is also provided that the surface heights H of the two mutually facing surfaces, in particular of the blades, in at least one flow channel sectional plane S. are different from one another along the flow channel.

Durch die Variation der Oberflächenhöhen H der Schaufeln im Verlauf des Strömungskanals, mit der Randbedingung der unterschiedlichen Oberflächenhöhen H in mindestens einer Schaufelschnittebene S im Verlauf des Strömungskanals, lassen sich vorteilhafte Querschnittsverläufe für den Strömungskanal gestalten, insbesondere in mindestens einem Abschnitt, die den Wirkungsgrad steigern.By varying the surface heights H of the blades in the course of the flow channel, with the boundary condition of the different surface heights H in at least one blade section plane S. In the course of the flow channel, advantageous cross-sectional courses can be designed for the flow channel, in particular in at least one section, which increase the efficiency.

Je nach Verwendung der Strömungsleitvorrichtung ist vorgesehen, dass der Querschnitt des Strömungskanals - trotz der Veränderung der Oberflächenhöhe H der Schaufeln - über den Verlauf des Strömungskanals konstant ist, oder dass der Querschnitt im Verlauf des Strömungskanals variiert.Depending on the use of the flow guide device, it is provided that the cross section of the flow channel - despite the change in the surface height H of the blades - is constant over the course of the flow channel, or that the cross section varies in the course of the flow channel.

Beispielsweise ist vorgesehen, dass der Querschnitt der Strömungskanäle, also jedes einzelnen Strömungskanals, zumindest abschnittsweise durch eine sich verändernde Oberflächenhöhe H mindestens einer der den Strömungskanal seitlich begrenzenden Schaufeln, insbesondere eine sich verändernde Oberflächenhöhe H beider den Strömungskanal seitlich begrenzenden Schaufeln, variiert wird.For example, it is provided that the cross section of the flow channels, i.e. each individual flow channel, is varied at least in sections by a changing surface height H of at least one of the blades laterally limiting the flow channel, in particular a changing surface height H of both blades laterally limiting the flow channel.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Endbereiche bzw. die Enden aller Schaufeln auf einem gemeinsamen Durchmesser, insbesondere einem gemeinsamen Außendurchmesser, beispielsweise bei einem scheibenförmigen Grundkörper, oder einem gemeinsamen Innendurchmesser, beispielsweise bei einem ringförmigen Grundkörper, und nach innen gerichteten Schaufeln liegen. Es ist sowohl vorgesehen, dass die gesamte Endfläche jeder Schaufel auf einem einzigen Durchmesser liegt, oder dass - beispielsweise bei Schaufeln, die im Verlauf des Strömungskanals ihren Außendurchmesser verändern - zumindest das jeweils am weitesten von dem Grundkörper entfernte Ende jeder Schaufel auf einem gemeinsamen Durchmesser liegt.In particular, it is provided that the end regions or the ends of all blades lie on a common diameter, in particular a common outside diameter, for example in the case of a disk-shaped base body, or a common inside diameter, for example in the case of an annular base body, and inwardly directed blades. It is provided that the entire end face of each blade lies on a single diameter, or that - for example in the case of blades that change their outer diameter in the course of the flow channel - at least the end of each blade furthest away from the base body lies on a common diameter .

Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Oberflächenhöhen H der beiden den Strömungskanal begrenzenden Schaufeln in einer Schaufelschnittebene S am Strömungseintritt - an einer Stelle auf der Längsachse L am Strömungseintritt - gleich sind und/oder dass die Oberflächenhöhen H der beiden den Strömungskanal begrenzenden Schaufeln in einer Schaufelschnittebene S am Strömungsaustritt - an einer Stelle auf der Längsachse L am Strömungsaustritt - gleich sind. Der Strömungseintritt erstreckt sich vorzugsweise zwischen den jeweiligen Vorderkanten der Schaufeln, der Strömungsaustritt zwischen den Hinterkanten der beiden Schaufeln. Insbesondere liegen die Vorderkanten der beiden Schaufeln auf einem gemeinsamen ersten Durchmesser und/oder die Hinterkanten der beiden Schaufeln auf einem gemeinsamen zweiten Durchmesser. Der zweite Durchmesser ist vorzugsweise geringer als der erste Durchmesser.Furthermore, it is provided that the surface heights H of the two blades delimiting the flow channel are in a blade section plane S. at the flow inlet - at one point on the longitudinal axis L. at the flow inlet - are the same and / or that the surface heights H of the two blades delimiting the flow channel are in a blade section plane S. at the flow outlet - at one point on the longitudinal axis L. at the flow outlet - are the same. The flow inlet preferably extends between the respective leading edges of the blades, the flow outlet between the trailing edges of the two blades. In particular, the leading edges of the two blades are on a common first diameter and / or the trailing edges of the two blades are on a common second diameter. The second diameter is preferably less than the first diameter.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Grundkörpermantelfläche zumindest am Strömungseintritt und/oder zumindest am Strömungsaustritt konvex mit einem Radius gewölbt ist. In der Schaufelschnittebene S am Strömungseintritt und/oder am Strömungsaustritt ist die Grundkörpermantelfläche bei einer derartigen Ausgestaltung eine konvex gewölbte Linie zwischen den beiden Schaufeln.Furthermore, it is preferably provided that the base body jacket surface is curved convexly with a radius at least at the flow inlet and / or at least at the flow outlet. In the blade cutting plane S. At the flow inlet and / or at the flow outlet, the base body jacket surface in such a configuration is a convexly curved line between the two blades.

Insbesondere durch Hinterkanten mit identischer Oberflächenhöhe H in Verbindung mit einer kreisrund gewölbten Grundkörpermantelfläche am Strömungsaustritt, insbesondere in einem Abschnitt vor dem Strömungsaustritt, kann die Strömung optimal die Strömungsleitvorrichtung verlassen und ein ggf. anschließendes Laufrad anströmen. Entsprechende Vorteile werden durch Vorderkanten mit identischer Oberflächenhöhe H in Verbindung mit einer kreisrund gewölbten Grundkörpermantelfläche am Strömungseintritt realisiert. Durch eine derartige Gestaltung wird ein gesteigerter Wirkungsgrad erreicht.In particular, due to rear edges with identical surface height H in connection with a circularly curved base body jacket surface at the flow outlet, in particular in a section in front of the flow outlet, the flow can optimally leave the flow guide device and flow onto a subsequent impeller. Corresponding advantages are realized by front edges with an identical surface height H in connection with a circularly curved base body jacket surface at the flow inlet. Such a design achieves an increased degree of efficiency.

Die Strömungsleitvorrichtung ist vorzugsweise für eine Anströmung der Schaufeln in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Grundkörpers ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Strömungsleitvorrichtung derart angeströmt wird, dass die Meridiankomponente der Anströmgeschwindigkeit parallel zur Längsachse L ist. Es ist auch vorgesehen, dass die Schaufeln mit einem Drall angeströmt werden. Die Strömungsleitvorrichtung ist insbesondere für eine Axialmaschine vorgesehen. Bei einer Ausgestaltung als Leitrad fällt die Längsachse L des Grundkörpers mit der Rotationsachse einer, vorzugsweise den Grundkörper durchtretenden, Welle zusammen. Bei einer Ausgestaltung als Laufrad rotiert die Strömungsleitvorrichtung um die Längsachse L.The flow guide device is preferably designed for a flow against the blades in a direction essentially parallel to a longitudinal axis of the base body. In particular, it is provided that the flow guiding device is flown against in such a way that the meridional component of the flow velocity is parallel to the longitudinal axis L. is. It is also provided that the blades are flown against with a swirl. The flow guide device is provided in particular for an axial machine. In the case of a configuration as a stator, the longitudinal axis falls L. of the base body with the axis of rotation of a shaft that preferably passes through the base body. When configured as an impeller, the flow guide device rotates around the longitudinal axis L. .

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Strömungsleitvorrichtung ist vorgesehen, dass die Grundkörpermantelfläche in ihrem Verlauf im Strömungskanal mindestens zwei Abschnitte mit unterschiedlicher Oberflächenform aufweist. Die Oberflächenform in den mindestens zwei Abschnitten unterscheidet sich voneinander, so dass die Grundkörpermantelfläche beispielsweise in mindestens einem Abschnitt eben ausgebildet ist und in mindestens einem weiteren Abschnitt mit einem Radius gewölbt ist.According to a further embodiment of the flow guide device, it is provided that the base body jacket surface has at least two sections with different surface shapes in its course in the flow channel. The surface shape in the at least two sections differs from one another, so that the base body jacket surface is flat in at least one section and is curved with a radius in at least one further section.

Beispielsweise weist die Grundkörpermantelfläche in ihrem Verlauf entlang des Strömungskanals mindestens drei, mindestens vier oder mindestens fünf voneinander verschiedene Abschnitte auf. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberflächenform in jedem Abschnitt von jedem weiteren Abschnitt verschieden ist. Es ist aber auch vorgesehen, dass nur die Oberflächenform von jedem in Strömungsrichtung folgenden Abschnitt verschieden von dem vorgehenden Abschnitt ist.For example, the base body jacket surface has at least three, at least four or at least five sections that differ from one another in its course along the flow channel. It is preferably provided that the surface shape in each section is different from each further section. However, it is also provided that only the surface shape of each section following in the flow direction is different from the preceding section.

Insbesondere ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass die Oberflächenform mindestens eines Abschnitts der Grundkörpermantelfläche abweichend von einer Oberflächenform des Grundkörpers stromauf und/oder stromab des Strömungskanals also vor dem Strömungseintritt und/oder nach dem Strömungsaustritt, ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Oberflächenform des Grundkörpers vor und hinter dem Strömungskanal kreisrund mit einem Radius ausgebildet, wobei vorzugsweise der Radius vor dem Strömungskanal größer als der Radius hinter dem Strömungskanal ist. Die Oberflächenform zumindest in einem Abschnitt der Grundkörpermantelfläche innerhalb des Strömungskanals ist beispielsweise entweder mit einem anderen Radius als vor und hinter dem Strömungskanal gekrümmt oder ist beispielsweise als ebene Fläche ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt der Grundkörpermantelfläche hinter dem Strömungseintritt konvex mit einem einzigen, ersten Radius gewölbt ist und/oder dass der letzte Abschnitt der Grundkörpermantelfläche vor dem Strömungsaustritt konvex mit einem einzigen, zweiten Radius gewölbt ist. Der erste Radius und der zweite Radius sind voneinander verschieden, insbesondere ist der zweite Radius kleiner als der erste Radius.In particular, it is provided according to a development that the surface shape of at least one section of the base body jacket surface is designed differently from a surface shape of the base body upstream and / or downstream of the flow channel, i.e. before the flow inlet and / or after the flow outlet. For example, the surface shape of the base body in front of and behind the flow channel is circular with a radius, the radius in front of the flow channel preferably being larger than the radius behind the flow channel. The surface shape at least in a section of the base body jacket surface within the flow channel is, for example, either curved with a different radius than in front of and behind the flow channel or is designed, for example, as a flat surface. In particular, it is provided that the first section of the base body jacket surface behind the flow inlet is convexly curved with a single, first radius and / or that the last section of the base body jacket surface in front of the flow outlet is convexly curved with a single, second radius. The first radius and the second radius are different from one another, in particular the second radius is smaller than the first radius.

Besonders bevorzugt ist bei den vorstehenden Ausgestaltungen vorgesehen, dass die Grundkörpermantelfläche eines stromauf angeordneten Abschnitts zumindest in mindestens einem zwischen den beiden Abschnitten angeordneten Abschnittsübergang im Wesentlichen tangential zur Grundkörpermantelfläche eines stromab angeordneten Abschnitts ausgerichtet ist. Die Steigung der beiden Abschnitte ist zumindest im Abschnittsübergang identisch ausgebildet.It is particularly preferably provided in the above embodiments that the base body jacket surface of a section arranged upstream is oriented essentially tangentially to the base body jacket surface of a section arranged downstream at least in at least one section transition arranged between the two sections. The slope of the two sections is identical at least in the section transition.

Beispielsweise ist vorgesehen, dass der am nächsten zum Strömungsaustritt angeordnete Abschnitt der Grundkörpermantelfläche mit einem Radius gewölbt ausgebildet ist. Der Radius entspricht vorzugsweise dem Radius des Grundkörpers am Strömungsaustritt. Der im Strömungskanal stromauf angeordnete Abschnitt, der beispielsweise als ebene Fläche oder als konkave Fläche ausgebildet ist, ist im Abschnittsübergang tangential zur gewölbten Oberfläche des stromab angeordneten Abschnitts ausgerichtet.For example, it is provided that the section of the base body jacket surface arranged closest to the flow outlet is arched with a radius. The radius preferably corresponds to the radius of the base body at the flow outlet. The section arranged upstream in the flow channel, which is designed, for example, as a flat surface or as a concave surface, is oriented in the section transition tangentially to the curved surface of the section arranged downstream.

Es hat sich allerdings auch herausgestellt, dass akzeptable Strömungseigenschaften erzielt werden, wenn die Grundkörpermantelfläche lediglich im Wesentlichen tangential, also annähernd tangential ausgerichtet ist. Beispielsweise sind Abweichungen von ± 15%, insbesondere ± 5% akzeptabel.However, it has also been found that acceptable flow properties are achieved if the base body surface area is only aligned essentially tangentially, that is to say approximately tangentially. For example, deviations of ± 15%, in particular ± 5%, are acceptable.

Mit dieser Ausgestaltung der Grundkörpermantelfläche wird vorteilhaft ein stetiges, sprungfreies Überleiten der Strömung in den anschließenden Abschnitt, insbesondere den letzten Abschnitt, der Grundkörpermantelfläche vor dem Strömungsaustritt realisiert.With this configuration of the base body jacket surface, a steady, jump-free transfer of the flow into the adjoining section, in particular the last section, of the base body jacket surface before the flow outlet is advantageously implemented.

Ferner bevorzugt ist vorgesehen, dass mindestens zwei Abschnitte der Grundkörpermantelfläche derart ausgebildet und zueinander ausgerichtet sind, dass am Abschnittsübergang eine Prandtl-Meyer-Expansion gewährleistet ist. Vorzugsweise handelt es sich dabei um den am nächsten zum Strömungsaustritt angeordneten Abschnitt der Grundkörpermantelfläche und den dazu stromauf angeordneten Abschnitt.Furthermore, it is preferably provided that at least two sections of the base body jacket surface are designed and aligned with one another in such a way that a Prandtl-Meyer expansion is ensured at the section transition. This is preferably the section of the base body jacket surface arranged closest to the flow outlet and the section arranged upstream therefrom.

In Bezug auf den Wirkungsgrad lassen sich vorteilhafte Ergebnisse im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Strömungsleitvorrichtung realisieren, indem vorgesehen ist, dass der Strömungskanal, insbesondere jeder Strömungskanal, in seinem Verlauf einen kleinsten Querschnitt aufweist.With regard to the degree of efficiency, advantageous results can be achieved in the context of a further embodiment of the flow guide device in that it is provided that the flow channel, in particular each flow channel, has a smallest cross section in its course.

Vorteilhaft weist der Querschnittsverlauf jedes Strömungskanals das Profil einer Lavaldüse auf. Ausgehend von dem Strömungseintritt der Strömungskanäle nimmt der Querschnitt bis zu einem kleinsten Querschnitt der Strömungskanäle ab. Ab diesem kleinsten Querschnitt vergrößert sich der Querschnitt wieder kontinuierlich bis zu einem Strömungsaustritt, so dass eine Lavaldüse für die Strömung realisiert ist. Der Querschnitt ist folglich bis zum kleinsten Querschnitt konvergierend und ab dem kleinsten Querschnitt divergierend ausgebildet. Das Fluid kann dadurch auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt werden, ohne dass Verdichtungsstöße auftreten.The cross-sectional profile of each flow channel advantageously has the profile of a Laval nozzle. Starting from the flow inlet of the flow channels, the cross section decreases down to the smallest cross section of the flow channels. From this smallest cross section, the cross section increases again continuously up to a flow outlet, so that a Laval nozzle is implemented for the flow. The cross section is consequently converging up to the smallest cross section and diverging from the smallest cross section. The fluid can thereby be accelerated to supersonic speed without compression shocks occurring.

Vorzugsweise nimmt der Querschnitt der Strömungskanäle ausgehend von einem Eintrittsquerschnitt am Beginn der Strömungskanäle, insbesondere kontinuierlich, bis zu einem kleinsten Querschnitt ab und nimmt ab - also stromabwärts - des minimalen Querschnitts, insbesondere kontinuierlich bis zu einem Austrittsquerschnitt der Strömungskanäle wieder zu.The cross-section of the flow channels preferably decreases starting from an inlet cross-section at the beginning of the flow channels, in particular continuously, down to a smallest cross-section and decreases - i.e. downstream - of the minimum cross-section, in particular continuously up to an outlet cross-section of the flow channels.

Durch eine Veränderung der Oberflächenhöhe H der Schaufeln kann beispielsweise bei gleichbleibendem Abstand zwischen den beiden zueinander benachbarten Schaufeln der Querschnitt der Strömungskanäle nur über eine Veränderung der Querschnittshöhe H der Schaufeln, insbesondere über die Grundkörpermantelfläche, variiert werden. Beispielsweise ist dazu vorgesehen, dass die Oberflächenhöhe H der Schaufeln - Betrachtet in Strömungskanalschnittebenen E - bis zu dem kleinsten Querschnitt abnimmt und ab dem kleinsten Querschnitt kontinuierlich wieder zunimmt. Zur Veränderung der Oberflächenhöhe H der benachbarten Schaufeln wird vorteilhaft der Verlauf der Grundkörpermantelfläche angepasst.By changing the surface height H of the blades, for example, with the distance between the two adjacent blades remaining the same, the cross-section of the flow channels can only be varied by changing the cross-sectional height H of the blades, in particular via the base body surface area. For example, it is provided for this purpose that the surface height H of the blades - viewed in flow channel sectional planes E. - decreases down to the smallest cross-section and continuously increases again from the smallest cross-section. To change the surface height H of the adjacent blades, the course of the base body jacket surface is advantageously adapted.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Querschnitt der Strömungskanäle sowohl mittels des Abstands der zueinander gewandten Oberflächen der benachbarten Schaufeln, insbesondere orthogonal zur Strömungsrichtung, als auch mittels der Oberflächenhöhe H der Schaufeln variiert wird. Der Querschnittsverlauf jedes Strömungskanals zwischen zwei Schaufeln wird folglich über zwei Freiheitsgrade, also sowohl über den Abstand zwischen zwei zueinander weisenden Oberflächen der Schaufeln als auch über die Oberflächenhöhe H der Schaufeln variiert.It is particularly preferably provided that the cross section of the flow channels is varied both by means of the distance between the mutually facing surfaces of the adjacent blades, in particular orthogonal to the direction of flow, and by means of the surface height H of the blades. The cross-sectional profile of each flow channel between two blades is consequently varied via two degrees of freedom, that is to say both via the distance between two surfaces of the blades facing one another and via the surface height H of the blades.

Ferner vorzugsweise erfolgt bis zu dem kleinsten Querschnitt eine Veränderung des Querschnitts lediglich über eine Veränderung des Abstandes und der Form der sich jeweils zugewandten Oberflächen der beiden benachbarten Schaufeln. Die Oberflächenhöhe H der Schaufeln - betrachtet in der Strömungskanalschnittebene E - ist bis zum kleinsten Querschnitt des Strömungskanals konstant. Ab dem kleinsten Querschnitt wird der Querschnitt sowohl über einen zunehmenden Abstand bzw. die Form der sich zugewandten Oberflächen der Schaufeln, als auch über eine kontinuierliche Vergrößerung der Oberflächenhöhe H der Schaufeln - betrachtet in Schaufelschnittebenen E - erreicht. Mit Strömungskanälen, die jeweils als Lavaldüse ausgestaltet sind, lassen sich optimale Ergebnisse in Bezug auf den Wirkungsgrad erzielen.Furthermore, up to the smallest cross section, a change in the cross section takes place only via a change in the distance and the shape of the surfaces of the two adjacent blades facing each other. The surface height H of the blades - viewed in the flow channel sectional plane E. - is constant down to the smallest cross section of the flow channel. From the smallest cross-section, the cross-section is viewed both over an increasing distance or the shape of the surfaces of the blades facing each other and over a continuous increase in the surface height H of the blades - viewed in blade sectional planes E. - achieved. With flow channels, each designed as a Laval nozzle, optimal results can be achieved in terms of efficiency.

Es ist auch vorgesehen, dass der kleinste Querschnitt am Strömungseintritt angeordnet ist und sich der Querschnitt davon ausgehend im Verlauf des Strömungskanals vergrößert. Ferner ist vorgesehen, dass der kleinste Querschnitt am Strömungsaustritt angeordnet ist.It is also provided that the smallest cross section is arranged at the flow inlet and, proceeding therefrom, the cross section increases in the course of the flow channel. It is also provided that the smallest cross section is arranged at the flow outlet.

Diese Ausgestaltung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Erzeugung einer kleinsten Querschnittsfläche in jedem Strömungskanal zwischen zwei benachbarten Schaufeln nunmehr nicht lediglich vom Abstand zwischen den beiden Schaufeln abhängt, sondern auch über den Verlauf der Grundkörpermantelfläche beeinflusst werden kann. Trotz eines größeren Abstandes zwischen den Oberflächen der benachbarten Schaufeln, lassen sich dadurch beispielsweise kleinere Querschnittsflächen für den minimalen Querschnitt realisieren, indem die Oberflächenhöhe H, insbesondere die radiale Höhe, der Schaufeln lokal reduziert wird.This configuration has the advantage over the prior art that the generation of a smallest cross-sectional area in each flow channel between two adjacent blades now not only depends on the distance between the two blades, but can also be influenced via the course of the base body surface area. Despite a greater distance between the surfaces of the adjacent blades, for example smaller cross-sectional areas for the minimum cross section can thereby be achieved by locally reducing the surface height H, in particular the radial height, of the blades.

Bei der Fertigung durch Fräsen aus dem Vollen ist für den geringstmöglichen Querschnitt des Strömungskanals dann beispielsweise nicht mehr ein Mindestdurchmesser für den Fräskopf der limitierende Faktor, da die Querschnittsfläche auch über eine reduzierte Eindringtiefe des Fräskopfes realisierbar ist. Die vorteilhafte Strömungsleitvorrichtung ist dadurch kostengünstig fertigbar.When manufacturing by milling from the solid, for example, a minimum diameter for the milling head is no longer the limiting factor for the smallest possible cross-section of the flow channel, since the cross-sectional area can also be achieved with a reduced penetration depth of the milling head. The advantageous flow guide device can thereby be manufactured inexpensively.

Mit den vorstehenden Ausgestaltungen lassen sich eine Vielzahl von charakteristischen Querschnittsflächenverläufen der Strömungskanäle konstruieren, um die Strömungskanäle möglichst nach den Auslegungsparametern zu betreiben und den Wirkungsgrad zu steigern.With the above configurations, a large number of characteristic cross-sectional surface courses of the flow channels can be constructed in order to operate the flow channels as far as possible according to the design parameters and to increase the efficiency.

Insbesondere um die Oberflächenhöhe H der Schaufeln im Verlauf des Strömungskanals zur variieren, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Grundkörpermantelfläche im Strömungskanal, insbesondere in mindestens einem Abschnitt der Grundkörpermantelfläche, zumindest teilweise eben und/oder konkav und/oder konvex ausgebildet ist.In particular, to vary the surface height H of the blades in the course of the flow channel, a further embodiment provides that the base body jacket surface in the flow channel, in particular in at least one section of the base body jacket surface, is at least partially planar and / or concave and / or convex.

Beispielsweise weist die Grundkörpermantelfläche in ihrem Verlauf zwischen Strömungseintritt und Strömungsaustritt mindestens einen konvexen Abschnitt und/oder mindestens einen konkaven Abschnitt und/oder mindestens einen ebenen Abschnitt auf. Bei einer Anordnung von konvexen und konkaven Abschnitten ist der Verlauf der Grundkörpermantelfläche splineförmig ausgebildet.For example, the base body jacket surface has at least one convex surface in its course between the flow inlet and the flow outlet Section and / or at least one concave section and / or at least one flat section. In the case of an arrangement of convex and concave sections, the course of the base body jacket surface is spline-shaped.

Vorzugsweise erstreckt sich die konvexe und/oder konkave Wölbung der Grundkörpermantelfläche nur in Strömungsrichtung. Ferner ist auch vorgesehen, dass sich die konvexe und konkave Wölbung der Grundkörpermantelfläche sowohl in Strömungsrichtung als auch orthogonal dazu erstreckt. Die Grundkörpermantelfläche weist dann beispielsweise eine in zwei Richtungen gewölbte Form auf.The convex and / or concave curvature of the base body jacket surface preferably extends only in the direction of flow. Furthermore, it is also provided that the convex and concave curvature of the base body jacket surface extends both in the direction of flow and orthogonally thereto. The base body jacket surface then has, for example, a shape that is curved in two directions.

Ferner ist vorgesehen, dass zumindest ein eben ausgebildeter Abschnitt der Grundkörpermantelfläche in Strömungsrichtung und/oder quer zur Strömungsrichtung geneigt angeordnet ist. Wenn die Grundkörpermantelfläche in einem Abschnitt als ebene Fläche mit einer Neigung ausgebildet ist, überbrückt dieser Abschnitt beispielsweise die Differenz zwischen dem größeren Durchmesser des Grundkörpers an dem kleinsten Querschnitt des Strömungskanals und einem kleineren Durchmesser am Strömungsaustritt des Strömungskanals. Die Grundkörpermantelfläche ist insbesondere rampenartig ausgebildet. Zur Überbrückung dieser Differenz ist der Abschnitt geneigt ausgerichtet. Es ist auch vorgesehen, dass die Grundkörpermantelfläche im Verlauf der Strömungskanäle zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, konkav und/oder konvex ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist eine konkave Grundkörpermantelfläche zwischen dem kleinsten Querschnitt und einem Abschnittsübergang zu dem letzten Abschnitt vor dem Strömungsaustritt angeordnet.It is further provided that at least one flat section of the base body jacket surface is arranged inclined in the direction of flow and / or transversely to the direction of flow. If the base body jacket surface is designed as a flat surface with a slope in one section, this section bridges, for example, the difference between the larger diameter of the base body at the smallest cross section of the flow channel and a smaller diameter at the flow outlet of the flow channel. The base body jacket surface is designed, in particular, in the manner of a ramp. To bridge this difference, the section is aligned inclined. It is also provided that the base body jacket surface is concave and / or convex, at least in sections, in particular completely, in the course of the flow channels. A concave base body jacket surface is particularly preferably arranged between the smallest cross section and a section transition to the last section before the flow outlet.

Es ist vorgesehen, dass die Grundkörpermantelfläche im Verlauf des Strömungskanals vollständig stetig ist oder mindestens eine Unstetigkeit, insbesondere mindestens zwei Unstetigkeiten, aufweist.It is provided that the base body jacket surface is completely continuous in the course of the flow channel or has at least one discontinuity, in particular at least two discontinuities.

Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Grundkörpermantelfläche stromab und/oder stromauf des kleinsten Querschnitts zumindest teilweise eben und/oder konkav und/oder konvex ausgebildet ist. Besonders bevorzugt weist die Grundkörpermantelfläche stromab des kleinsten Querschnitts zunächst einen - insbesondere in Strömungsrichtung - konvexen Abschnitt, anschließend einen konkaven oder ebenen Abschnitt und abschließend einen konvexen Abschnitt mit einem Radius auf.For example, it is provided that the base body jacket surface downstream and / or upstream of the smallest cross section is at least partially planar and / or concave and / or convex. Particularly preferably, downstream of the smallest cross section, the base body jacket surface initially has a section that is convex, in particular in the direction of flow, then a concave or flat section, and finally a convex section with a radius.

Als vorteilhaft hat sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung herausgestellt, wenn vorgesehen ist, dass die Oberflächenhöhe H der Schaufeln am Strömungseintritt und/oder am kleinsten Querschnitt kleiner als die Oberflächenhöhe H der Schaufeln am Strömungsaustritt ist. Bei dieser Ausgestaltung wird vorzugsweise der Querschnitt des Strömungskanals wesentlich über die Oberflächenhöhe H der Schaufeln im Verlauf des Strömungskanals variiert.According to a further embodiment, it has been found to be advantageous if it is provided that the surface height H of the blades at the flow inlet and / or at the smallest cross section is smaller than the surface height H of the blades at the flow outlet. In this embodiment, the cross section of the flow channel is preferably varied substantially over the surface height H of the blades in the course of the flow channel.

Ferner ist auch vorgesehen, dass die Oberflächenhöhe H der Schaufeln am Strömungseintritt und/oder am kleinsten Querschnitt größer als die Oberflächenhöhe H der Schaufeln am Strömungsaustritt ist.Furthermore, it is also provided that the surface height H of the blades at the flow inlet and / or at the smallest cross section is greater than the surface height H of the blades at the flow outlet.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Oberflächenhöhe H der Schaufeln, ausgehend von dem kleinsten Querschnitt, in Richtung des Strömungsaustritts und/oder des Strömungsaustritts der Strömungskanäle zunimmt. Die Oberflächenhöhe der Schaufeln nimmt im Verlauf des Strömungskanals ausgehend von dem kleinsten Querschnitt in Richtung des Strömungsaustritts und/oder Strömungseintritts stetig oder unstetig zu.Another embodiment provides that the surface height H of the blades, starting from the smallest cross section, increases in the direction of the flow outlet and / or the flow outlet of the flow channels. The surface height of the blades increases steadily or discontinuously in the course of the flow channel starting from the smallest cross section in the direction of the flow outlet and / or flow inlet.

Eine weitere Ausgestaltung der Strömungsleitvorrichtung sieht vor, dass mindestens eine Oberfläche der beiden zueinander weisenden Oberflächen, insbesondere der benachbarten Schaufeln vor und/oder hinter dem kleinsten Querschnitt der Strömungskanäle zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, eben und/oder konvex und/oder konkav ausgebildet ist. Bei den beiden zueinander weisenden Oberflächen der den Strömungskanal begrenzenden Schaufeln handelt es sich beispielweise um die Oberfläche auf der Saugseite einer ersten Schaufel und die Oberfläche auf der Druckseite einer zweiten Schaufel. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass beide zueinander weisenden Oberflächen der benachbarten Schaufeln in Strömungsrichtung vor und/oder hinter einem kleinsten Querschnitt der Strömungskanäle zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, eben und/oder konkav und/oder konvex ausgebildet sind.Another embodiment of the flow guide device provides that at least one surface of the two mutually facing surfaces, in particular the adjacent blades in front of and / or behind the smallest cross section of the flow channels, is at least partially, in particular completely, flat and / or convex and / or concave. The two mutually facing surfaces of the blades delimiting the flow channel are, for example, the surface on the suction side of a first blade and the surface on the pressure side of a second blade. It is preferably provided that both surfaces of the adjacent blades facing each other in the flow direction in front of and / or behind a smallest cross section of the flow channels are at least partially, in particular completely, flat and / or concave and / or convex.

Ist eine der Oberflächen sowohl teilweise konvex als auch teilweise konkav ausgebildet, hat sie eine splineförmige Ausgestaltung. Beispielsweise ist mindestens eine der Oberflächen in Strömungsrichtung konvex und/oder konkav oder ist mindestens eine der beiden Oberflächen sowohl in Strömungsrichtung als auch orthogonal dazu konvex und/oder konkav ausgebildet.If one of the surfaces is both partially convex and partially concave, it has a spline-shaped configuration. For example, at least one of the surfaces is convex and / or concave in the direction of flow or at least one of the two surfaces is convex and / or concave both in the direction of flow and orthogonally thereto.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die zueinander weisenden Oberflächen der benachbarten Schaufeln in Strömungsrichtung hinter dem engsten Querschnitt der Strömungskanäle vollständig eben ausgebildet sind. Stromab der Stelle mit dem engsten Querschnitt sind beide zueinander gewandten Oberflächen der benachbarten Schaufeln als vollständig ebene Flächen ausgebildet. Die beiden Oberflächen sind vorzugsweise divergierend zueinander angeordnet, d. h. ihr Abstand wird mit zunehmendem Verlauf des Strömungskanals, also in Richtung des Strömungsaustritts, größer. Durch diese ebene Ausgestaltung lassen sich die Schaufeln auf einfache Weise fertigen.In particular, it is provided that the mutually facing surfaces of the adjacent blades in the direction of flow behind the narrowest cross section of the flow channels are designed to be completely flat. Downstream of the point with the narrowest cross section, the two mutually facing surfaces of the adjacent blades are designed as completely flat surfaces. The two surfaces are preferably arranged so as to diverge from one another, that is, their spacing increases as the course of the flow channel increases, that is, in the direction of the Flow outlet, larger. This planar configuration allows the blades to be manufactured in a simple manner.

Insbesondere ist die Oberfläche auf der Saugseite einer ersten Schaufel hinter dem kleinsten Querschnitt vollständig eben und die Oberfläche auf der Druckseite einer zweiten Schaufel hinter dem kleinsten Querschnitt vollständig eben ausgebildet.In particular, the surface on the suction side of a first blade behind the smallest cross section is completely flat and the surface on the pressure side of a second blade behind the smallest cross section is completely flat.

Ferner ist beispielsweise vorgesehen, dass die zueinander weisenden Oberflächen, insbesondere der benachbarten Schaufeln, in Strömungsrichtung vor einem engsten Querschnitt der Strömungskanäle konvex oder konkav ausgebildet sind. Vorzugsweise ist eine der Oberflächen konvex und eine der Oberflächen konkav ausgebildet. Die Schaufeln sind zur Längsachse des Grundkörpers angestellt, so dass jede Schaufel eine Umlenkfläche - insbesondere auf der Druckseite - für die Strömung aufweist. Vorzugsweise ist die Umlenkfläche konkav ausgebildet, und die gegenüberliegende - Rückseite - der benachbarten Schaufel - insbesondere die Saugseite - ist konvex ausgebildet. Die Umlenkfläche ist vorzugsweise bis zum engsten Querschnitt des Strömungskanals konkav ausgebildet.Furthermore, it is provided, for example, that the surfaces facing one another, in particular of the adjacent blades, are convex or concave in the direction of flow in front of a narrowest cross section of the flow channels. Preferably, one of the surfaces is convex and one of the surfaces is concave. The blades are positioned relative to the longitudinal axis of the base body, so that each blade has a deflection surface - in particular on the pressure side - for the flow. The deflecting surface is preferably concave, and the opposite - rear side - of the adjacent blade - in particular the suction side - is convex. The deflection surface is preferably concave up to the narrowest cross section of the flow channel.

Mit diesem Ausführungsbeispiel lassen sich insbesondere zusammen mit der gleichzeitigen Variation der Höhe der Schaufeln, insbesondere über die Form und den Verlauf der Grundkörpermantelfläche, vorteilhafte Querschnittsverläufe für die Strömungskanäle gestalten, um den Wirkungsgrad zu steigern.With this exemplary embodiment, in particular together with the simultaneous variation of the height of the blades, in particular via the shape and the course of the base body jacket surface, advantageous cross-sectional courses for the flow channels can be designed in order to increase the efficiency.

Eine weitere Ausgestaltung der Strömungsleitvorrichtung sieht vor, dass ein Durchmesser des Grundkörpers stromauf des Strömungskanals, insbesondere der Strömungskanäle, größer ist als der Durchmesser des Grundkörpers stromab des Strömungskanals oder umgekehrt. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Durchmesser des Grundkörpers, insbesondere in Strömungsrichtung betrachtet, vor dem Strömungskanal größer ist, als der Durchmesser des Grundkörpers, insbesondere in Strömungsrichtung, hinter dem Strömungskanal. Beispielsweise hat der Grundkörper am Strömungseintritt des Strömungskanals den größten Durchmesser und am Strömungsaustritt des Strömungskanals den geringsten Durchmesser.A further embodiment of the flow guide device provides that a diameter of the base body upstream of the flow channel, in particular the flow channels, is greater than the diameter of the base body downstream of the flow channel or vice versa. In particular, it is provided that the diameter of the base body, in particular viewed in the flow direction, is greater in front of the flow channel than the diameter of the base body, in particular in the flow direction, behind the flow channel. For example, the base body has the largest diameter at the flow inlet of the flow channel and the smallest diameter at the flow outlet of the flow channel.

Der Strömungskanal, insbesondere die Grundkörpermantelfläche und die Oberflächenhöhe H der Schaufeln, ist so gestaltet, dass die Differenz der Durchmesser überbrückt wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Durchmesser des Grundkörpers im Strömungskanal bis zu einer Stelle mit dem geringsten Querschnitt des Strömungskanals konstant ist. Folglich weist die Grundkörpermantelfläche beispielsweise bis zum kleinsten Querschnitt eine Form auf, die der Oberflächenform des Grundkörpers vor dem Strömungseintritt entspricht. Nach dem kleinsten Querschnitt weist die Grundkörpermantelfläche einen Abschnitt auf, der als ebene Fläche oder als konkave Fläche ausgebildet ist. Es folgt ein Abschnitt, der sich bis zum Strömungsaustritt erstreckt, und der konvex mit dem Durchmesser des Grundkörpers am Strömungsaustritt gewölbt ist. Vorzugsweise beträgt die Durchmesserreduzierung zwischen dem Durchmesser vor dem Strömungseintritt und nach dem Strömungsaustritt - insbesondere des letzten Abschnitts - etwa 5% bis 15%, vorzugsweise etwa 10%.The flow channel, in particular the base body jacket surface and the surface height H of the blades, is designed in such a way that the difference in diameter is bridged. It is preferably provided that the diameter of the base body in the flow channel is constant up to a point with the smallest cross section of the flow channel. As a result, the base body jacket surface has a shape, for example down to the smallest cross section, which corresponds to the surface shape of the base body before the flow inlet. After the smallest cross section, the base body jacket surface has a section which is designed as a flat surface or as a concave surface. This is followed by a section which extends up to the flow outlet and which is convex with the diameter of the base body at the flow outlet. The diameter reduction between the diameter before the flow inlet and after the flow outlet - in particular of the last section - is preferably about 5% to 15%, preferably about 10%.

Insbesondere um die Fertigung zu vereinfachen, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass der Grundkörper und der Strömungskanal, insbesondere der Grundkörper und die Schaufeln, einstückig ausgebildet sind. Der Grundkörper und der Strömungskanal, insbesondere die Schaufeln, sind folglich aus einem einzigen Material ausgeformt. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Grundkörper und der Strömungskanal, insbesondere die Schaufeln, durch Fräsen aus dem Vollen ausgebildet sind.In particular in order to simplify production, it is provided according to a further embodiment that the base body and the flow channel, in particular the base body and the blades, are formed in one piece. The base body and the flow channel, in particular the blades, are consequently formed from a single material. It is particularly advantageously provided that the base body and the flow channel, in particular the blades, are formed from the solid by milling.

Durch die Beeinflussung des Querschnitts des Strömungskanals über die Oberflächenhöhe H der Schaufeln bzw. über Gestaltung der Grundkörpermantelfläche lassen sich mittels eines Fräsers vorteilhafte Querschnittsverläufe für den Strömungskanal erstellen, da der engste Querschnitt nunmehr auch über die Eindringtiefe - bei gegebenem Fräskopfdurchmesser - eingestellt werden kann.By influencing the cross-section of the flow channel via the surface height H of the blades or via the design of the base body surface area, advantageous cross-sectional profiles for the flow channel can be created using a milling cutter, since the narrowest cross-section can now also be set via the penetration depth - for a given milling head diameter.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Grundkörper und der Strömungskanal, insbesondere die Schaufeln, durch ein additives Herstellungsverfahren ausgebildet sind. Als besonders vorteilhafte Verfahren haben sich beispielsweise das direkte Metall-Lasersintern (DMLS), das Elektronenstrahlschmelzen (EBM), das selektive Lasersintern (SLS), das selektive Laserschmelzen (SLM), das Metal Binder Jetting und das Nanopartikel Jetting herausgestellt. Mittels der additiven Fertigungsverfahren lassen sich vorteilhafte Querschnittsverläufe des Strömungskanals, insbesondere beispielsweise auch mit Hinterschnitten, realisieren.Furthermore, it is provided that the base body and the flow channel, in particular the blades, are formed by an additive manufacturing method. Direct metal laser sintering (DMLS), electron beam melting (EBM), selective laser sintering (SLS), selective laser melting (SLM), metal binder jetting and nanoparticle jetting have proven to be particularly advantageous processes. Advantageous cross-sectional profiles of the flow channel, in particular also with undercuts, for example, can be implemented by means of the additive manufacturing process.

Eine erfindungsgemäße Strömungsleitvorrichtung kann auch folgendermaßen beschrieben werden: Strömungsleitvorrichtung, insbesondere für eine Strömungsmaschine, aufweisend mindestens einen Grundkörper und eine Mehrzahl von Schaufeln, wobei die Schaufeln über einen Umfang verteilt an dem Grundkörper angeordnet sind, wobei zwischen zwei benachbarten Schaufeln jeweils mindestens ein Strömungskanal gebildet ist, so dass eine Mehrzahl von Strömungskanälen ausgebildet sind, wobei der Strömungskanal am Strömungseintritt einen größeren Durchmesser als am Strömungsaustritt aufweist, wobei jeder Strömungskanal durch eine Grundkörpermantelfläche begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, die Grundkörpermantelfläche in mindestens einem Abschnitt rampenartig ausgebildet ist, so dass die Differenz der Durchmesser am Strömungseintritt und am Strömungsaustritt überbrückt wird, und dass die Oberflächenhöhe H der Schaufeln orthogonal zum mittleren Strompfad an jeder Stelle gleich ist, an unterschiedlichen Stellen aber variiert. Die Oberflächenhöhe H der Schaufeln wird im Verlauf des Strömungskanals variiert.A flow guide device according to the invention can also be described as follows: flow guide device, in particular for a turbo machine, having at least one base body and a plurality of blades, the blades being distributed over a circumference on the base body, with at least one flow channel being formed between two adjacent blades , so that a plurality of flow channels are formed, with the flow channel at the flow inlet has a larger diameter than at the flow outlet, each flow channel being delimited by a base body jacket surface, characterized in that the base body jacket surface is designed like a ramp in at least one section, so that the difference between the diameter at the flow inlet and the flow outlet is bridged, and that the surface height H of the blades orthogonal to the middle current path is the same at every point, but varies at different points. The surface height H of the blades is varied in the course of the flow channel.

Eine erfindungsgemäße Strömungsleitvorrichtung kann ferner auch folgendermaßen beschrieben werden: Strömungsleitvorrichtung, insbesondere für eine Strömungsmaschine, aufweisend mindestens einen Grundkörper und eine Mehrzahl von Schaufeln, wobei sich der Grundkörper entlang einer Längsachse erstreckt, wobei die Schaufeln über einen Umfang verteilt an dem Grundkörper angeordnet sind, wobei jede Schaufel eine Saugseite und eine Druckseite aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten Schaufeln jeweils mindestens ein Strömungskanal ausgebildet ist, so dass jeder Strömungskanal zumindest teilweise von der Saugseite einer ersten Schaufel und der Druckseite einer zweiten Schaufel begrenzt wird und eine Mehrzahl von Strömungskanälen ausgebildet ist, und wobei der Grundkörper jeden Strömungskanal in dessen Verlauf mit einer Grundkörpermantelfläche begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugseite der ersten Schaufel und die Druckseite der zweiten Schaufel im Verlauf jedes Strömungskanals jeweils eine variierende Oberflächenhöhe H aufweisen, und dass jeder Strömungskanal in seinem Verlauf zumindest einen Abschnitt aufweist, in dem die Saugseite der ersten Schaufel und die Druckseite der zweiten Schaufel eine voneinander verschiedene Oberflächenhöhe H in der Schaufelschnittebene S aufweisen, wobei die Längsachse eine Ebenennormale zur Schaufelschnittebene S ist. A flow guiding device according to the invention can also be described as follows: A flow guiding device, in particular for a turbo machine, having at least one base body and a plurality of blades, the base body extending along a longitudinal axis, the blades being arranged on the base body distributed over a circumference, with each blade has a suction side and a pressure side, with at least one flow channel being formed between two adjacent blades so that each flow channel is at least partially delimited by the suction side of a first blade and the pressure side of a second blade and a plurality of flow channels is formed, and wherein the base body delimits each flow channel in its course with a base body jacket surface, characterized in that the suction side of the first blade and the pressure side of the second blade in the course of each flow channel respectively s have a varying surface height H, and that each flow channel has in its course at least one section in which the suction side of the first blade and the pressure side of the second blade have a surface height H different from one another in the blade section plane S. have, wherein the longitudinal axis is a plane normal to the blade section plane S. is.

Eine erfindungsgemäße Strömungsleitvorrichtung kann des Weiteren auch folgendermaßen beschrieben werden: Strömungsleitvorrichtung, insbesondere für eine Strömungsmaschine, aufweisend mindestens einen Grundkörper und eine Mehrzahl von Schaufeln, wobei die Schaufeln über einen Umfang verteilt an dem Grundkörper angeordnet sind, insbesondere wobei die von dem Grundkörper abgewandten Enden aller Schaufeln auf einem gemeinsamen Durchmesser angeordnet sind, wobei zwischen zwei benachbarten Schaufeln jeweils mindestens ein Strömungskanal gebildet ist, so dass eine Mehrzahl von Strömungskanälen ausgebildet sind, wobei jeder Strömungskanal in seinem Verlauf einen variierenden Querschnitt aufweist, bevorzugt wobei eine Anströmung der Schaufeln mit einer Mediankomponente der Anströmgeschwindigkeit parallel zu einer Längsachse des Grundkörpers vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Strömungskanäle zumindest abschnittsweise durch eine sich verändernde Oberflächenhöhe mindestens einer der beiden jeweils benachbarten Schaufeln variiert wird. Insbesondere dass die Oberflächenhöhe H der Schaufeln orthogonal zur Strömungsrichtung - orthogonal zum mittleren Strompfad - gleich variiert wird.A flow guide device according to the invention can also be described as follows: flow guide device, in particular for a turbomachine, having at least one base body and a plurality of blades, the blades being distributed over a circumference on the base body, in particular with the ends of all facing away from the base body Blades are arranged on a common diameter, with at least one flow channel being formed between two adjacent blades so that a plurality of flow channels are formed, each flow channel having a varying cross-section in its course, preferably with a flow of the blades with a median component of the Inflow velocity is provided parallel to a longitudinal axis of the base body, characterized in that the cross section of the flow channels is at least partially due to a changing surface height at least one of the two adjacent blades is varied. In particular, that the surface height H of the blades orthogonally to the flow direction - orthogonally to the mean flow path - is varied equally.

Die Erfindung betrifft ferner eine Strömungsmaschine, mit mindestens einer, vorzugsweise einer Mehrzahl von Strömungsleitvorrichtungen nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.The invention also relates to a turbomachine with at least one, preferably a plurality of flow guide devices according to one of the exemplary embodiments described above.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung und den abhängigen Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention emerge from the following description of the figures and the dependent subclaims.

Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Strömungsleitvorrichtung in perspektivischer Ansicht mit Blick auf den Strömungsaustritt,
2 das Ausführungsbeispiel einer Strömungsleitvorrichtung gemäß 1 in perspektivischer Ansicht mit Blick auf den Strömungseintritt,
3 eine perspektivische Ansicht auf den Strömungsaustritt eines Ausführungsbeispiels einer Strömungsleitvorrichtung gemäß 1 und 2,
4 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Strömungsleitvorrichtung gemäß 1 und 2,
5 ein Ausführungsbeispiel einer Strömungsleitvorrichtung gemäß 1 und 2 mit Blick in den Strömungskanal, ausgehend vom Ström ungsaustritt,
6 ein Ausführungsbeispiel einer Strömungsleitvorrichtung gemäß 1 und 2 mit Blick auf den Strömungsaustritt des Strömungskanals,
7 einen Schnitt eines Ausführungsbeispiels einer Strömungsleitvorrichtung in einer ersten Schaufelschnittebene,
8 einen Schnitt des Ausführungsbeispiels einer Strömungsleitvorrichtung gemäß 7 in einer zweiten Schaufelschnittebene,
9 einen Schnitt des Ausführungsbeispiels einer Strömungsleitvorrichtung gemäß 7 und 8 in einer dritten Schaufelschnittebene,
10 einen Schnitt des Ausführungsbeispiels einer Strömungsleitvorrichtung gemäß 7, 8 und 9 in einer vierten Schaufelschnittebene,
11a ein Ausführungsbeispiel einer Abwicklung eines Schaufelquerschnitts für eine Schaufel einer Strömungsleitvorrichtung, und
11b ein Ausführungsbeispiel einer Abwicklung eines Schaufelquerschnitts für eine Schaufel einer Strömungsleitvorrichtung.

Show it:

1 an embodiment of a flow guide device in a perspective view with a view of the flow outlet,
2 the embodiment of a flow guide device according to 1 in a perspective view with a view of the flow inlet,
3 a perspective view of the flow outlet of an embodiment of a flow guide device according to FIG 1 and 2 ,
4th a plan view of an embodiment of a flow guide device according to 1 and 2 ,
5 an embodiment of a flow guide device according to 1 and 2 with a view of the flow channel, starting from the flow outlet,
6th an embodiment of a flow guide device according to 1 and 2 with a view of the flow outlet of the flow channel,
7th a section of an embodiment of a flow guide device in a first blade section plane,
8th a section of the embodiment of a flow guide device according to 7th in a second blade section plane,
9 a section of the embodiment of a flow guide device according to 7th and 8th in a third blade section plane,
10 a section of the embodiment of a flow guide device according to 7th , 8th and 9 in a fourth blade section plane,
11a an embodiment of a development of a blade cross section for a blade of a flow guide device, and
11b an embodiment of a development of a blade cross section for a blade of a flow guide device.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen.In the various figures of the drawing, the same parts are always provided with the same reference symbols.

Zu der Beschreibung wird beansprucht, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr ist jedes einzelne Teilmerkmal des/jedes Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit beliebigen Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels von Bedeutung für den Gegenstand der Erfindung.In relation to the description, it is claimed that the invention is not limited to the exemplary embodiments and thereby not to all or more features of the described combinations of features; rather, each individual partial feature of the / each exemplary embodiment is also detached from all other partial features described in connection therewith in combination with any features of another exemplary embodiment of importance for the subject matter of the invention.

1 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Strömungsleitvorrichtung 1 in verschiedenen Ansichten und Vergrößerungen. Die Strömungsleitvorrichtung 1 weist einen Grundkörper 3 und eine Mehrzahl von Schaufeln 4 auf. Die Schaufeln 4 sind gleichmäßig über einen Grundkörperumfang 5 des Grundkörpers 3 verteilt angeordnet. Von jeweils zwei benachbarten Schaufeln 4 wird jeweils ein Strömungskanal 6 seitlich begrenzt, so dass über den Umfang 5 des Grundkörpers 3 verteilt eine Mehrzahl von Strömungskanälen 6 ausgebildet sind. Die Anzahl der Strömungskanäle 6 ist abhängig von der Anzahl der Schaufeln 4. Jeder Strömungskanal 6 weist in seinem Verlauf zwischen Strömungseintritt 7 und Strömungsaustritt 2 einen variierenden Querschnitt auf. Der Strömungseintritt 7 erstreckt sich an der Anströmseite für jeden Strömungskanal 6 zwischen einer Vorderkante 4a der einen Schaufel 4 und einer Vorderkante 4a der anderen Schaufel 4 - siehe 2. Der Strömungsaustritt 2 erstreckt sich für jeden Strömungskanal an der Abströmseite zwischen einer Hinterkante 4b der einen Schaufel und einer Hinterkante 4b der anderen Schaufel 4 - 1. Der Grundkörper 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Nabe ausgebildet. Eine Öffnung für den Durchtritt einer Welle ist nicht dargestellt. 1 until 6th show an embodiment of a flow guide device 1 in different views and enlargements. The flow guide device 1 has a base body 3 and a plurality of blades 4th on. The shovels 4th are uniform over a basic body circumference 5 of the main body 3 arranged distributed. From every two adjacent blades 4th becomes a flow channel each 6th laterally limited so that over the perimeter 5 of the main body 3 distributes a plurality of flow channels 6th are trained. The number of flow channels 6th depends on the number of blades 4th . Every flow channel 6th points in its course between flow inlet 7th and flow outlet 2 a varying cross-section. The flow entry 7th extends on the upstream side for each flow channel 6th between a leading edge 4a the one shovel 4th and a leading edge 4a the other shovel 4th - please refer 2 . The flow outlet 2 extends for each flow channel on the downstream side between a rear edge 4b the one shovel and one trailing edge 4b the other shovel 4th - 1 . The basic body 3 is designed as a hub in this embodiment. An opening for the passage of a shaft is not shown.

1 zeigt eine Ansicht von einer Abströmseite der Strömungsleitvorrichtung 1 bei Verwendung als Leitrad. 2 zeigt die Anströmseite bei Verwendung als Leitrad. Gemäß 1 liegen die von dem Grundkörper 3 weggewandten Enden 8 der Schaufeln 4 auf einem gemeinsamen Durchmesser D1. Insbesondere liegt bei diesem Ausführungsbeispiel das gesamte Ende 8 jeder Schaufel in einer gewölbten Fläche, von der jeder Punkt auf dem gemeinsamen Durchmesser D1 liegt. 1 shows a view from a downstream side of the flow guide device 1 when used as a guide wheel. 2 shows the upstream side when used as a diffuser. According to 1 are those of the main body 3 turned away ends 8th of the shovels 4th on a common diameter D1 . In particular, the entire end lies in this embodiment 8th each vane in a curved surface, of which each point is on the common diameter D1 lies.

Im Montagezustand der Strömungsleitvorrichtung 1 ist auf die Enden 8 der Schaufeln 4 ein - nicht dargestellter - Deckelring aufgebracht, der die Strömungskanäle 6 begrenzt. Der Grundkörper 3 hat am Strömungseintritt 7 der Strömungskanäle 6 einen Durchmesser D2 - siehe 2 -, der um etwa 10% größer ist als ein Durchmesser D3 am Strömungsaustritt 2 - siehe 1.In the assembled state of the flow guide device 1 is on the ends 8th of the shovels 4th a - not shown - applied cover ring that the flow channels 6th limited. The basic body 3 has at the flow inlet 7th the flow channels 6th a diameter D2 - please refer 2 - which is about 10% larger than a diameter D3 at the flow outlet 2 - please refer 1 .

Gemäß 1 bis 6 beginnt der Verlauf jedes Strömungskanals 6 zwischen jeweils zwei benachbarten Schaufeln 4 am Strömungseintritt 7 - zwischen den Vorderkanten 4a. Die Schaufeln 4 sind zur Längsachse L des Grundkörpers 3 in einem Winkel von etwa 10° angestellt, so dass die die Schaufeln 4 anströmende Strömung von den Strömungskanälen 6 umgelenkt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind alle Schaufeln 4 und damit alle Strömungskanäle 6 identisch ausgebildet.According to 1 until 6th the course of each flow channel begins 6th between every two adjacent blades 4th at the flow inlet 7th - between the leading edges 4a . The shovels 4th are to the longitudinal axis L. of the main body 3 at an angle of about 10 ° so that the blades 4th incoming flow from the flow channels 6th is diverted. In this embodiment, all of the blades are 4th and with it all flow channels 6th designed identically.

Gemäß 3, 4 und 6 ist eine Oberflächen H₁ der Schaufeln 4 am Strömungseintritt 7 geringer als eine Oberflächenhöhe H₂ der Schaufeln 4 am Strömungsaustritt 2. Die Schaufeln 4 sind radial ausgerichtet, so dass die Oberflächenhöhe H der radialen Höhe entspricht. Die radiale Höhe - und hier auch die Oberflächenhöhe H - der Schaufeln 4 wird in radialer Richtung entlang einer Linie ausgehend von der Längsachse L des Grundkörpers 3 ermittelt - siehe 1. Die radiale Höhe wird gemessen zwischen einer Oberfläche des Grundkörpers 3 entlang dieser Linie und dem von dem Grundkörper 3 weggewandten Ende 8 der Schaufeln 4 - siehe 1.According to 3 , 4th and 6th is a surface H ₁ of the shovels 4th at the flow inlet 7th less than a surface height H ₂ of the shovels 4th at the flow outlet 2 . The shovels 4th are aligned radially so that the surface height H corresponds to the radial height. The radial height - and here also the surface height H - of the blades 4th is in the radial direction along a line starting from the longitudinal axis L. of the main body 3 determined - see 1 . The radial height is measured between a surface of the base body 3 along this line and that of the base body 3 facing away end 8th of the shovels 4th - please refer 1 .

Gemäß 1 bis 6 weisen die Strömungskanäle 6 in ihrem Verlauf zwischen Strömungseintritt 7 und Strömungsaustritt 2 einen sich verändernden Querschnitt auf. Der Querschnitt der Strömungskanäle 6 wird durch einen variierenden Abstand der Schaufeln 4 zueinander orthogonal zur Strömungsrichtung, als auch durch die sich im Verlauf der Strömungskanäle 6 ändernde Oberflächenhöhe H der Schaufeln 4 beeinflusst. Jeder Strömungskanal 6 weist einen kleinsten Querschnitt 9 auf.According to 1 until 6th show the flow channels 6th in their course between flow entry 7th and flow outlet 2 a changing cross-section. The cross section of the flow channels 6th is achieved by varying the distance between the blades 4th to each other orthogonal to the flow direction, as well as through which in the course of the flow channels 6th changing surface height H of the blades 4th influenced. Every flow channel 6th has a smallest cross section 9 on.

Jeder Strömungskanal 6 wird seitlich durch die zueinander gewandten Oberflächen 10, 11, nämlich - in Strömungsrichtung betrachtet - eine rückseitige Oberfläche 10 - hier saugseitige Oberfläche 10 - einer Schaufel 4 und eine vorderseitige Oberfläche 11 einer Schaufel 4 - hier druckseitige Oberfläche 11 - begrenzt. Jede der Oberflächen 10, 11 weist zumindest einen ersten Oberflächenabschnitt 10a, 11a vor dem kleinsten Querschnitt 9 und einen zweiten Oberflächenabschnitt 10b, 11b nach dem kleinsten Querschnitt 9 auf.Every flow channel 6th is laterally due to the surfaces facing each other 10 , 11 , namely - viewed in the direction of flow - a rear surface 10 - here the surface on the suction side 10 - a shovel 4th and a front surface 11 a shovel 4th - here the surface on the pressure side 11 - limited. Any of the surfaces 10 , 11 has at least a first surface portion 10a , 11a in front of the smallest cross section 9 and a second surface portion 10b , 11b according to the smallest cross-section 9 on.

Gemäß 1 bis 4 ist der erste Oberflächenabschnitt 10a der Oberfläche 10 vor stromauf des kleinsten Querschnitts 9 konvex ausgebildet. Der erste Oberflächenabschnitt 11a der Oberfläche 11, die der Oberfläche 10 zur Begrenzung des Strömungskanals 6 zugewandt ist, ist bis zum kleinsten Querschnitt 9 konkav ausgebildet. Die Oberflächenabschnitte 10a, 11a sind konvergierend zueinander ausgerichtet, so dass sich ihr Abstand in Richtung des kleinsten Querschnitts 9 verringert. Die Oberflächenhöhe H₁ der Schaufeln 4 und der Durchmesser D2 des Grundkörpers 3 sind bis zum kleinsten Querschnitt 9 konstant.According to 1 until 4th is the first surface section 10a the surface 10 before upstream of the smallest cross section 9 convex. The first surface portion 11a of the surface 11 that the surface 10 to limit the flow channel 6th is facing is down to the smallest cross section 9 concave. The surface sections 10a , 11a are aligned converging to one another, so that their distance in the direction of the smallest cross section 9 decreased. The surface height H ₁ of the shovels 4th and the diameter D2 of the main body 3 are down to the smallest cross-section 9 constant.

Der zweite Oberflächenabschnitt 10b der Oberfläche 10 stromab des kleinsten Querschnitts 9 ist vollständig eben ausgebildet. Auch der zweite Oberflächenabschnitt 11b der Oberfläche 11 stromab des kleinsten Querschnitts 9 ist vollständig eben ausgebildet. Stromab des kleinsten Querschnitts 9 sind die Oberflächenabschnitte 10b, 11b bzw. die Oberflächen 10, 11 divergierend zueinander ausgerichtet, so dass sich ihr Abstand in Richtung des Strömungsaustritts 2 vergrößert. Stromab des kleinsten Querschnitts 9 nimmt die Oberflächenhöhe H der Schaufeln 4 kontinuierlich bis zur Höhe H₂ am Strömungsaustritt 2 zu. Der Durchmesser D2 des Grundkörpers 2 verringert sich im Verlauf des Strömungskanals 6 auf den Durchmesser D3 am Strömungsaustritt 2.The second surface section 10b the surface 10 downstream of the smallest cross section 9 is completely flat. Also the second surface section 11b the surface 11 downstream of the smallest cross section 9 is completely flat. Downstream of the smallest cross section 9 are the surface sections 10b , 11b or the surfaces 10 , 11 aligned diverging to each other, so that their distance is in the direction of the flow outlet 2 enlarged. Downstream of the smallest cross section 9 takes the surface height H of the blades 4th continuously up to the height H ₂ at the flow outlet 2 to. The diameter D2 of the main body 2 decreases in the course of the flow channel 6th on the diameter D3 at the flow outlet 2 .

Jeder Strömungskanal 6 wird in seinem Verlauf durch eine Grundkörpermantelfläche 12 begrenzt. Im Montagezustand wird jeder Strömungskanal 6 ferner durch einen - nicht dargestellten - Deckelring am Ende 8 der Schaufeln 4 begrenzt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 6 weist die Grundkörpermantelfläche 12 einen ersten Abschnitt 12a vor dem kleinsten Querschnitt 9, einen zweiten Abschnitt 12b hinter dem kleinsten Querschnitt 9 und einen dritten Abschnitt 12c unmittelbar am Strömungsaustritt 2 auf.Every flow channel 6th is in its course by a base body jacket surface 12th limited. In the assembled state, each flow channel is 6th also by a - not shown - cover ring at the end 8th of the shovels 4th limited. In the embodiment of 1 until 6th has the base body surface 12th a first section 12a before the smallest cross-section 9 , a second section 12b behind the smallest cross section 9 and a third section 12c directly at the flow outlet 2 on.

Der erste Abschnitt 12a der Grundkörpermantelfläche 12 ist konvex ausgebildet und weist den Durchmesser D2 bis zum kleinsten Querschnitt 9 auf - siehe 2, 4 und 5. Der zweite Abschnitt unmittelbar hinter dem kleinsten Querschnitt 9 ist in Strömungsrichtung konkav ausgebildet. Der zweite Abschnitt 12b ist in Strömungsrichtung geneigt ausgerichtet und erstreckt sich bis zu einem Abschnittsübergang 13 - siehe 1, 3, 5 und 6. Ab dem Abschnittsübergang 13 folgt ein dritter Abschnitt 12c der Grundkörpermantelfläche 12, der konvex ausgebildet ist und den Durchmesser D3 am Strömungsaustritt 2 aufweist - siehe 1, 3, 5 und 6.The first paragraph 12a the surface of the base body 12th is convex and has the diameter D2 down to the smallest cross-section 9 on - see 2 , 4th and 5 . The second section immediately after the smallest cross section 9 is concave in the direction of flow. The second section 12b is aligned inclined in the direction of flow and extends to a section transition 13th - please refer 1 , 3 , 5 and 6th . From the section transition 13th a third section follows 12c the surface of the base body 12th , which is convex and the diameter D3 at the flow outlet 2 has - see 1 , 3 , 5 and 6th .

Durch die geneigte Anordnung der Grundkörpermantelfläche 12 im zweiten Abschnitt 12b in den Strömungskanälen 6 nimmt die Oberflächenhöhe H der Schaufeln 4 im Verlauf der Strömungskanäle 6 zu, wodurch auch der Querschnitt des Strömungskanals 6 vergrößert wird. Die Strömungskanäle 4 sind als Lavaldüsen ausgebildet.Due to the inclined arrangement of the body shell surface 12th in the second section 12b in the flow channels 6th takes the surface height H of the blades 4th in the course of the flow channels 6th to, whereby also the cross-section of the flow channel 6th is enlarged. The flow channels 4th are designed as Laval nozzles.

Dadurch, dass der Querschnitt der Strömungskanäle 6 nicht nur in seiner Breite - der Abstand der Oberflächen 10, 11 orthogonal zur Strömungsrichtung bzw. zum mittleren Stromfaden -, sondern auch in seiner Höhe - Form und Verlauf der Grundkörpermantelfläche 12 - verändert wird, lassen sich vielfältige Profilverläufe für den Strömungskanal 6 auslegen und im Auslegungszustand betreiben, so dass der Wirkungsgrad der Strömungsmaschine durch eine derartige Strömungsleitvorrichtung 1 gesteigert wird.In that the cross section of the flow channels 6th not just in its width - the distance between the surfaces 10 , 11 orthogonal to the direction of flow or to the central stream filament - but also in terms of its height - the shape and course of the base body surface area 12th - is changed, a variety of profile courses can be created for the flow channel 6th design and operate in the design state, so that the efficiency of the turbomachine by such a flow guiding device 1 is increased.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 6 ist der Querschnitt des Strömungskanals 6 an jeder Stelle in seinem Verlauf rechteckig ausgebildet, so dass sich der Querschnitt durch Multiplikation der Oberflächenhöhe der Schaufel 4 und dem Abstand der Oberflächen 10, 11 an der jeweiligen Stelle berechnet. Insbesondere im zweiten Abschnitt 12b der Grundkörpermantelfläche 12 ist die Oberflächenhöhe H₅ für die Oberflächen 10b, 11b in jeder Strömungskanalschnittebene E entlang des und orthogonal zum mittleren Stromfaden im Wesentlichen gleich. In 6 ist beispielhaft eine Strömungskanalschnittebene E von vielen Strömungskanalschnittebenen E im Verlauf des Strömungskanals 6 mit der zugehörigen Oberflächenhöhe H₅ dargestellt, nämlich an dem Abschnittsübergang 13 zwischen dem zweiten Abschnitt 12b und dem dritten Abschnitt 12c.In the embodiment of 1 until 6th is the cross section of the flow channel 6th formed rectangular at each point in its course, so that the cross-section can be obtained by multiplying the surface height of the blade 4th and the distance between the surfaces 10 , 11 calculated at the respective point. Especially in the second section 12b the surface of the base body 12th is the surface height H ₅ for the surfaces 10b , 11b in each flow channel sectional plane E. essentially the same along and orthogonal to the central stream filament. In 6th is an example of a flow channel sectional plane E. of many flow channel sectional planes E. in the course of the flow channel 6th with the associated surface height H ₅ shown, namely at the section transition 13th between the second section 12b and the third section 12c .

Gemäß 1, 3, 5 und 6 ist der zweite Abschnitt 12b der Grundkörpermantelfläche 12 im Abschnittsübergang 13 zum dritten Abschnitt 12c tangential zur Grundkörpermantelfläche 12 im dritten Abschnitt 12c ausgerichtet, um eine optimale Überleitung der Strömung zu gewährleisten. Die Steigung des zweiten Abschnitts 12b der Grundkörpermantelfläche 12 ist im Abschnittsübergang 13 im Wesentlichen identisch zur Steigung des dritten Abschnitts 12c der Grundkörpermantelfläche 12. Der dritte Abschnitt 12c hinter dem Abschnittsübergang 13 weist einen Durchmesser D3 gemäß 1 auf. Der dritte Abschnitt 12c ist zwischen den Schaufeln 4, insbesondere zwischen den Hinterkanten 4b der Schaufeln 4, konvex, insbesondere kreisrund, ausgebildet.According to 1 , 3 , 5 and 6th is the second section 12b the surface of the base body 12th in the section transition 13th to the third section 12c tangential to the body surface 12th in the third section 12c aligned to ensure optimal flow transfer. The slope of the second section 12b the surface of the base body 12th is in the section transition 13th essentially identical to the slope of the third section 12c the surface of the base body 12th . The third section 12c behind the section transition 13th has a diameter D3 according to 1 on. The third section 12c is between the blades 4th , especially between the trailing edges 4b of the shovels 4th , convex, in particular circular, formed.

Durch die dünnen Hinterkanten 4b der Schaufeln 4 in Verbindung mit dem kreisrunden, dritten Abschnitt 12c der Grundkörpermantelfläche 12 vor dem Strömungsaustritt 2 kann eine Strömung optimal die Strömungsleitvorrichtung verlassen und ein ggf. anschließendes Laufrad anströmen. Hierdurch wird ein gesteigerter Wirkungsgrad erreicht.Because of the thin rear edges 4b of the shovels 4th in connection with the circular, third section 12c the surface of the base body 12th in front of the flow outlet 2 a flow can optimally leave the flow guide device and flow onto a subsequent impeller, if necessary. This increases the efficiency.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 6 sind der Grundkörper 3 und die Schaufeln 4 einstückig ausgebildet, nämlich aus dem Vollen gefräst. Bisher war der Durchmesser eines Fräskopfes die limitierende Größe für den Abstand der Oberflächen 10, 11 orthogonal zur Strömungsrichtung bzw. dem mittleren Stromfaden am kleinsten Querschnitt 9. Dadurch, dass erfindungsgemäß nunmehr auch die Oberflächenhöhe H im Bereich des kleinsten Querschnitts 9 beeinflussbar ist, lassen sich geringere kleinste Querschnitte bei unverändertem Durchmesser des Fräskopfes realisieren.In the embodiment of 1 until 6th are the basic body 3 and the shovels 4th formed in one piece, namely milled from the solid. Until now, the diameter of a milling head was the limiting factor for the distance between the surfaces 10 , 11 orthogonal to the direction of flow or the middle stream filament at the smallest cross-section 9 . Because, according to the invention, the surface height H is now also in the area of the smallest cross section 9 can be influenced, smaller, smallest cross-sections can be achieved with the diameter of the milling head unchanged.

7 bis 10 zeigen Schnitte durch eine Strömungsleitvorrichtung 1 gemäß den Ausführungsbeispielen der 1 bis 6 in vier unterschiedlichen Schaufelschnittebenen S. Die Schaufelschnittebenen S sind so angeordnet, dass sie von der Längsachse L des Grundkörpers 3 als Ebenennormale durchtreten werden. Ausgehend vom Strömungseintritt 7 sind die vier Schnitte der 7 bis 10 mit zunehmendem Abstand entlang der Längsachse L des Grundkörpers 3 angeordnet. Die Schaufelschnittebene S gemäß 10 ist entlang der Längsachse L am weitesten vom Strömungseintritt 7 entfernt. 7th until 10 show sections through a flow guide device 1 according to the embodiments of 1 until 6th in four different blade cutting planes S. . The blade cutting planes S. are arranged so that they are from the longitudinal axis L. of the main body 3 are traversed as plane normals. Starting from the flow inlet 7th are the four cuts of the 7th until 10 with increasing distance along the longitudinal axis L. of the main body 3 arranged. The blade cutting plane S. according to 10 is along the longitudinal axis L. furthest from the flow inlet 7th removed.

Die Schaufelschnittebene S an einer Stelle der Längsachse L gemäß 7 schneidet den ersten Abschnitt 12a und den zweiten Abschnitt 12b der Grundkörpermantelfläche 12. Am kleinsten Querschnitt 9, insbesondere am dortigen Abschnittsübergang 14, weist die Grundkörpermantelfläche eine Unstetigkeit auf. Die Schaufelschnittebene S an einer weiteren Stelle der Längsachse L gemäß 8 schneidet die Grundkörpermantelfläche im zweiten Abschnitt 12b. Die Schaufelschnittebene S an einer dritten Stelle der Längsachse L gemäß 9 schneidet die Grundkörpermantelfläche 12 im zweiten Abschnitt 12b. Die Schaufelschnittebene S an einer vierten Stelle gemäß 10 der Längsachse L schneidet die Grundkörpermantelfläche 12 im zweiten Abschnitt 12b und im dritten Abschnitt 12c.The blade cutting plane S. at one point on the longitudinal axis L. according to 7th cuts the first section 12a and the second section 12b the surface of the base body 12th . At the smallest cross-section 9 , especially at the section transition there 14th , the base body surface has a discontinuity. The blade cutting plane S. at another point on the longitudinal axis L. according to 8th intersects the body surface in the second section 12b . The blade cutting plane S. at a third point on the longitudinal axis L. according to 9 intersects the surface of the base body 12th in the second section 12b . The blade cutting plane S. in a fourth place according to 10 the longitudinal axis L. intersects the surface of the base body 12th in the second section 12b and in the third section 12c .

Gemäß 7 bis 10 ist eine Oberflächenhöhe H₃ der Schaufel 4 an der - hier druckseitigen - Oberfläche 11 verschieden zu einer Oberflächenhöhe H₄ an der in Bezug auf den Strömungskanal 6 gegenüberliegenden - hier saugseitigen - Oberfläche 10 der benachbarten Schaufel. Die Oberflächenhöhe H der Schaufeln 4, insbesondere der Verlauf der Grundkörpermantelfläche 12, ist so gestaltet, dass die Oberflächenhöhe H₃ stets kleiner als die Oberflächenhöhe H₄ ist. Mit dieser Randbedingung lässt sich ein vorteilhafter Querschnittsverlauf für den Strömungskanal 6 erzeugen, wenn nämlich wie hier der Durchmesser D3 am Strömungsaustritt 2 geringer ist als der Durchmesser D2 am Strömungseintritt 7 und die Grundkörpermantelfläche 12 stromab des kleinsten Querschnitts 9 als konkav gewölbte Fläche ausgebildet ist, die die Durchmesserdifferenz, insbesondere mit dem zweiten Abschnitt 12b, überbrückt.According to 7th until 10 is a surface height H ₃ the shovel 4th on the - here on the pressure side - surface 11 different from a surface height H ₄ at the in relation to the flow channel 6th opposite - here on the suction side - surface 10 the neighboring shovel. The surface height H of the blades 4th , in particular the course of the base body surface area 12th , is designed so that the surface height H ₃ always smaller than the surface height H ₄ is. With this boundary condition, an advantageous cross-sectional profile for the flow channel can be achieved 6th produce, if namely the diameter as here D3 at the flow outlet 2 is less than the diameter D2 at the flow inlet 7th and the surface of the base body 12th downstream of the smallest cross section 9 is designed as a concavely curved surface, which the difference in diameter, in particular with the second section 12b , bridged.

Gemäß 10 schneidet die Schaufelschnittebene S an einer vierten Stelle der Längsachse L die Grundkörpermantelfläche 12 im zweiten Abschnitt 12b und im dritten Abschnitt 12c. Im Abschnittsübergang 13 zwischen dem zweiten Abschnitt 12b und dem dritten Abschnitt 12c ist die Steigung des zweiten Abschnitts 12b und des dritten Abschnitts 12c identisch. Der zweite Abschnitt 12b geht tangential in den dritten Abschnitt 12c über. Der dritte Abschnitt 12c ist mit dem Durchmesser D3 gewölbt ausgebildet, so dass die Grundkörpermantelfläche 12 am Strömungsaustritt 2 kreisrund ausgebildet ist.According to 10 intersects the blade cutting plane S. at a fourth point on the longitudinal axis L. the surface of the base body 12th in the second section 12b and in the third section 12c . In the section transition 13th between the second section 12b and the third section 12c is the slope of the second section 12b and the third section 12c identical. The second section 12b goes tangentially to the third section 12c above. The third section 12c is with the diameter D3 arched, so that the base body outer surface 12th at the flow outlet 2 is circular.

11a und 11b zeigen zwei abgewickelte Querschnitte für Schaufeln 4 für Strömungsleitvorrichtungen 1 gemäß 1 bis 6. Bei dem Ausführungsbeispiel der 10a sind stromab des kleinsten Querschnitts 9 die aufeinander gerichteten Oberflächen 10,11 der Schaufeln 4, insbesondere die zweiten Oberflächenabschnitte 10b, 11b, vollständig eben und divergierend zueinander ausgebildet. Der erste Oberflächenabschnitt 10a der Oberfläche 10 - hier saugseitige Oberfläche 10 - ist bis zum kleinsten Querschnitt 9 konvex und der erste Oberflächenabschnitt 11a der Oberfläche 11 - hier druckseitige Oberfläche 11 - ist konkav ausgebildet. 11a and 11b show two developed cross-sections for blades 4th for flow guiding devices 1 according to 1 until 6th . In the embodiment of 10a are downstream of the smallest cross-section 9 the surfaces 10, 11 of the blades facing one another 4th , in particular the second surface sections 10b , 11b , completely flat and diverging from one another. The first surface section 10a the surface 10 - here the surface on the suction side 10 - is down to the smallest cross section 9 convex and the first surface portion 11a of the surface 11 - here the surface on the pressure side 11 - is concave.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 11b sind die Oberflächen 10, 11 bis zum kleinsten Querschnitt 9, also die ersten Oberflächenabschnitte 10a, 11a identisch zu dem Ausführungsbeispiel der 11a ausgebildet. Stromab des kleinsten Querschnitts 9 ist der zweite Oberflächenabschnitt 10b der Oberfläche 10 - hier saugseitige Oberfläche 10 - vollständig eben und der zweite Oberflächenabschnitt 11b der Oberfläche 11 - hier druckseitige Oberfläche 11 - bis zum Strömungsaustritt 2 konkav ausgebildet.In the embodiment of 11b are the surfaces 10 , 11 down to the smallest cross-section 9 , so the first surface sections 10a , 11a identical to the embodiment of FIG 11a educated. Downstream of the smallest cross section 9 is the second surface section 10b the surface 10 - here the surface on the suction side 10 - completely flat and the second surface section 11b the surface 11 - here the surface on the pressure side 11 - until the flow emerges 2 concave.

Durch diese Variation des Abstandes der Schaufeln 4 zueinander orthogonal zur Strömungsrichtung lässt sich der Querschnittsverlauf des Strömungskanals 6 vorteilhaft anhand der Auslegung konstruieren.This variation in the distance between the blades 4th The cross-sectional profile of the flow channel can be mutually orthogonal to the flow direction 6th construct advantageously based on the design.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Es wird ausdrücklich betont, dass die Ausführungsbeispiele nicht auf alle Merkmale in Kombination beschränkt sind, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal auch losgelöst von allen anderen Teilmerkmalen für sich eine erfinderische Bedeutung haben. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen beziehungsweise durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.The invention is not restricted to the illustrated and described exemplary embodiments, but rather also includes all embodiments that have the same effect within the meaning of the invention. It is expressly emphasized that the exemplary embodiments are not limited to all features in combination; rather, each individual sub-feature can also have an inventive significance in isolation from all other sub-features. Furthermore, the invention has not yet been restricted to the combination of features defined in claim 1, but can also be defined by any other combination of specific features of all of the individual features disclosed. This means that in principle practically every individual feature of claim 1 can be omitted or replaced by at least one individual feature disclosed elsewhere in the application.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: StrömungsleitvorrichtungFlow guide device
22: StrömungsaustrittFlow outlet
33: GrundkörperBase body
44th: Schaufelshovel
4a4a: Vorderkante von 4 Leading edge of 4th
4b4b: Hinterkante von 4 Trailing edge of 4th
55: GrundkörperumfangBasic body circumference
66th: StrömungskanalFlow channel
77th: StrömungseintrittFlow entry
88th: von 3 weggewandtes Ende von 4 from 3 facing away end of 4th
99: kleinster Querschnittsmallest cross section
1010: Oberfläche von 4 Surface of 4th
10a10a: erster Oberflächenabschnitt von 10 vor dem kleinsten Querschnitt 9 first surface section of 10 before the smallest cross-section 9
10b10b: zweiter Oberflächenabschnitt von 10 nach dem kleinsten Querschnitt 9 second surface section of 10 according to the smallest cross-section 9
1111: Oberfläche von 4 Surface of 4th
11 a11 a: erster Oberflächenabschnitt von 11 vor dem kleinsten Querschnitt 9 first surface section of 11 before the smallest cross-section 9
11b11b: zweiter Oberflächenabschnitt von 11 nach dem kleinsten Querschnitt 9 second surface section of 11 according to the smallest cross-section 9
1212th: GrundkörpermantelflächeBase body surface
12a12a: erster Abschnitt von 12 first section of 12th
12b12b: zweiter Abschnitt von 12 second section of 12th
12c12c: dritter Abschnitt von 12 third section of 12th
1313th: Abschnittsübergang von 12 Section transition from 12th
1414th: Abschnittsübergang von 12 Section transition from 12th
D1D1: Durchmesser am Ende 8 von 4 Diameter at the end 8th from 4th
D2D2: Durchmesser am Strömungseintritt 7 von 3 Diameter at the flow inlet 7th from 3
D3D3: Durchmesser am Strömungsaustritt 2 von 3 Diameter at the flow outlet 2 from 3
LL.: LängsachseLongitudinal axis
H1H1: Oberflächenhöhe von 4 am Strömungseintritt 7 Surface height of 4th at the flow inlet 7th
H2H2: Oberflächenhöhe von 4 am Strömungsaustritt 2 Surface height of 4th at the flow outlet 2
H3H3: Oberflächenhöhe von 4 an 11 in S Surface height of 4th at 11 in S.
H4H4: Oberflächenhöhe von 4 an 10 in S Surface height of 4th at 10 in S.
H5H5: Oberflächenhöhe von 4 an 10,11 in E Surface height of 4th at 10 , 11 in E.
SS.: SchaufelschnittebeneBlade cutting plane
EE.: StrömungskanalschnittebeneFlow channel sectional plane

Claims

Flow guiding device (1), in particular for a turbo machine, with at least one base body (3), the base body (3) extending along a longitudinal axis (L), the base body (3) on a base body circumference (5) at least one flow channel (6 ), wherein the extent of the flow channel (6) is limited by a base body jacket surface (12) and by two mutually facing surfaces (10, 11), characterized in that the base body jacket surface (12) is designed such that the two facing each other Surfaces (10, 11) in at least one blade section plane (S) have a surface height (H) different from one another, and that the longitudinal axis (L) is a plane normal to the blade section plane (S).

Flow guide device (1) according to Claim 1 , characterized in that the base body jacket surface (12) is further designed in such a way that the surface heights (H) of the surfaces (10, 11) facing each other are essentially the same in at least one flow channel section plane (E), the flow channel section plane (E) each from a central stream filament will pass through in the normal direction, in particular that an intersection of the flow channel section plane (E) and the blade section plane (S) intersects a central stream filament of the flow channel (6).

Flow guide device (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that at least one blade (4) is arranged on the base body circumference (5), preferably that at least two blades (4) are arranged on the base body circumference (5), and that the flow channel (6) between the blades (4) is trained.

Flow guiding device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of blades (4) is arranged on the base body circumference (5), and that at least one flow channel (6) is formed between two blades (4) so that A plurality of flow channels (6) are formed on the base body circumference (5).

Flow guiding device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body jacket surface (12) has at least two sections (12a, 12b, 12c) with different surface shapes in its course, in particular that the base body jacket surface (12) of a section (12b) arranged upstream is aligned at least in a section transition (13) arranged between the two sections (12b, 12c) essentially tangentially to the base body jacket surface (12) of a section (12c) arranged downstream.

Flow guide device (1) according to Claim 5 , characterized in that the surface shape of at least one section (12a, 12b, 12c) of the base body jacket surface (12) deviates from a surface shape of the base body (3) upstream and / or downstream of the flow channel (6).

Flow guiding device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow channel (6) has a smallest cross-section (9) in its course, in particular that the cross-sectional course of the flow channel (6) has the profile of a Laval nozzle.

Flow guiding device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body jacket surface (12) is at least partially flat and / or concave and / or convex, in particular that the base body jacket surface (12) downstream and / or upstream of the smallest cross section (9 ) is at least partially flat and / or concave and / or convex.

Flow guide device (1) one of the Claims 7 or 8th , characterized in that a surface height (H) of the blades (4) at the flow inlet (7) and / or at the smallest cross section (9) is smaller than the surface height (H) of the blades (4) at the flow outlet (2) or vice versa.

Flow guiding device (1) according to one of the Claims 7 until 9 , characterized in that a surface height (H) of the blades (4), starting from the smallest cross section (9), increases in the direction of the flow outlet (2) and / or the flow inlet (7).

Flow guiding device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one surface (10, 11) of the surfaces (10, 11) facing each other, in particular of the adjacent blades (4), in front of and / or behind the smallest cross section (9 ) of the flow channels (6) is flat and / or convex and / or concave, in particular that both surfaces (10, 11) facing each other, in particular of the adjacent blades (4), in the direction of flow in front of and / or behind a smallest cross section (9 ) the flow channels (6) are flat and / or concave and / or convex.

Flow guiding device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a diameter (D2) of the base body (3) upstream of the flow channel (6) is greater than the diameter (D3) of the base body (3) downstream of the flow channel (6) or vice versa.

Flow guiding device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (3) and the flow channel (6), in particular the base body (3) and the blades (4), are designed in one piece, in particular that the base body (3) and the flow channel (6), in particular the blades (4), are formed by milling from the solid, or that the base body (3) and the flow channel (6), in particular the base body (3) and the blades (4) by a additive manufacturing processes are formed.

Turbo machine, in particular a steam turbine, an ORC turbine, a gas turbine, a compressor, a hydrogen turbine or a hydrogen compressor, with at least one flow guide device (1) according to one of the Claims 1 until 13th as at least one impeller or as at least one idler.