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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Innenumfangsflächenform eines Lüftergehäuses eines Axialverdichters, wobei das Gehäuse einen Außenumfang von Schaufeln eines Stators umgibt, welcher in einer Radialanordnung und stromabwärts von einem Rotor des Axialverdichters angeordnet ist.
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Eine Innenumfangsfläche (eine Umfangsfläche an einer Kopfseite) von einem Lüftergehäuse, welches einen Außenumfang eines Lüfterstators eines Mantelstromtriebwerks umgibt, ist derart gebildet, dass sie eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einer Mitte an der Position einer Welle aufweist. In vielen Fällen ist die Form ihrer erzeugenden Linie (eine Linie, bei welcher eine durch die Welle gehende Ebene die Innenumfangsfläche des Lüftergehäuses durchsetzt) eine Gerade. Zudem erstrecken sich in einigen Fällen die Statorschaufeln des Lüfterstators des Mantelstromtriebwerks von einer Nabenseite zu einer Kopfseite, während sie nach hinten gekrümmt sind (sich nach hinten neigen), um einen Druckwellen-Verlust zu reduzieren und um Geräusche zu reduzieren.
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Die
JP 2008-274926 A , entsprechend
DE 10 2007 020 025 A1 , beschreibt ein Lüftergehäuse, welches einen Außenumfang von Einlass-Leitschaufeln (Statorschaufeln) von einer Turbine umgibt. Das Lüftergehäuse weist eine Innenumfangsfläche auf, deren erzeugende Linie von einer Form ist, welche Außenumfangsvorsprungsabschnitte Cv2, Cv4, die nach innen in eine radiale Richtung an der stromaufwärtigen Seite vorspringen, und Außenumfangsrücksprungsabschnitte Cc2, Cc4, die nach außen in die radiale Richtung an der stromabwärtigen Seite zurückspringen, umfasst. Durch diese Form kann somit ein Sekundärstrom, der nach innen in die radiale Richtung strömt, d. h. von der Kopfseite zu der Nabenseite, unterdrückt werden, um Druckverlust zu reduzieren. Dort beginnt der Rücksprungbereich stromab der Vorderkante und endet stromauf der Hinterkante der Schaufel. Ein Vorsprungbereich ist axial zwischen der Vorderkante und dem Beginn des Rücksprungbereichs ausgebildet.
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In der
EP 0 799 973 A1 zeigt die Innenoberfläche des Verdichtergehäuses mit Rücksprungbereichen im Bereich der Schaufel. Diese Rücksprungbereiche beginnen vor der Vorderkante der Schaufel und enden hinter der Hinterkante der Schaufel. Zwischen den axialen Enden der Rücksprungbereiche sind keine Vorsprungbereiche ausgebildet.
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Die
EP 0 943 784 A1 und die
US 2010/0254804 A1 zeigen ein konturierten Kanal eines Axialströmungskompressors.
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Traupel, Walter: Thermische Turbomaschinen, Band 1 Thermodynamischströmungstechnische Berechnung, 3. Auflage, Berlin, Springer, 1977, Seite 413, .4.11 - ISBN 3-540-07939-4 zeigt Leiträder mit einer profilierten Außenkontur, aber ohne vorspringende Bereiche, die in radialen Richtung zwischen den axialen Enden des Rücksprungbereichs einwärts gewölbt sind.
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Die
DE 196 50 656 C1 zeigt eine Rotorschaufeln und eine Statorschaufel in einem Gehäuse. Die Innenoberfläche des Gehäuses zeigt einen Rücksprungbereich, der an der Vorderkante dieses Statorflügels beginnt und an der Innenkante des Statorflügels endet. Dieser Rücksprungbereich ist von keinem Vorsprungabschnitt unterbrochen.
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Die
DE 102 33 033 A1 zeigt Stator- und Rotorschaufeln in einem Gehäuse und Rücksprungbereiche an der Innenoberfläche des Gehäuses, die vor der Vorderkante des Stators beginnen und an der Hinterkante des Stators enden.
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Die
US 2007/0224038 A1 zeigt perspektivisch eine Schaufelreihe und ein Gehäuse für eine Gasturbine.
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Zudem beschreibt die
JP H07-247 996 A ein Gehäuse, welches einen Außenumfang von Statorschaufeln eines Verdichters eines Gasturbinentriebwerks umgibt. Das Gehäuse weist eine Innenumfangsfläche auf, deren erzeugende Linie von einer Form ist, welche einen Rücksprungabschnitt
18 umfasst, der nach außen in eine radiale Richtung zurückspringt. Durch diese Form wird die Strömungsrate an der Rückflächenseite (an der Ansaugflächenseite) der Statorschaufeln reduziert, um ein Abreißen zu verhindern, und somit wird Druckverlust reduziert.
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Indessen wird in dem Fall, dass Statorschaufeln eines Lüfterstators jeweils nach hinten von der Nabenseite zu der Kopfseite gekrümmt sind, insbesondere eine Niedrigimpuls-Fluidwanderung, die von der Nabenseite zu der Kopfseite entlang der Flächen der Statorschaufeln strömt, beschleunigt, so dass der Druckverlust erhöht wird. Diese Beschleunigung wird durch die Erscheinungen verursacht, dass der Gradient statischen Drucks in einer Umfangsrichtung, d. h. von der Druckflächenseite zu der Ansaugflächenseite der Statorschaufel nahe einer Endwand an der Nabenseite, an dem hinteren Teil der Kaskade ansteigt, und dass eine Kontur statischen Drucks, die sich von der Nabenseite zu der Kopfseite an der Ansaugfläche von jeder Statorschaufel erstreckt, entgegen eine Hauptströmung geneigt ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die zuvor erwähnten Umstände gemacht. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Niedrigimpuls-Fluidwanderung, die von einer Nabenseite zu einer Kopfseite von Statorschaufeln eines Axialverdichters eines Mantelstromtriebwerks strömt, zu unterdrücken und somit den Druckverlust zu reduzieren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Innenumfangsflächenform eines Lüftergehäuses eines Axialverdichters gemäß Anspruch 1 angegeben.
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Das Gehäuse umgibt einen Außenumfang von Schaufeln eines Lüfterstators, welche in einer Radialanordnung und hinter einem Lüfterrotor des Axialverdichters angeordnet sind, wobei eine erzeugende Linie des Gehäuses einen Rücksprungbereich und einen Vorsprungabschnitt umfasst, wobei der Rücksprungbereich nach außen in eine radiale Richtung von einer Position vor einem vorderen Rand von jeder von den Statorschaufeln bis zu einer Position hinter einem hinteren Rand der Statorschaufel zurückspringt, wobei sich der abschnitt nach innen in die radiale Richtung an einer Zwischenposition des Rücksprungbereichs in einer Vorne-Hinten-Richtung wölbt.
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Gemäß Anspruch 2 umfasst der Rücksprungbereich einen ersten Rücksprungabschnitt an einer Vorderseite, einen zweiten Rücksprungabschnitt an einer Hinterseite, einen mit einem vorderen Abschnitt des ersten Rücksprungabschnitts kontinuierlichen ersten Vorsprungabschnitt, einen den Vorsprungabschnitt bildenden zweiten Vorsprungabschnitt und einen mit einem hinteren Abschnitt des zweiten Rücksprungabschnitts kontinuierlichen dritten Vorsprungabschnitt.
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Gemäß Anspruch 3 sind der erste Vorsprungabschnitt, der erste Rücksprungabschnitt, der zweite Vorsprungabschnitt, der zweite Rücksprungabschnitt und der dritte Vorsprungabschnitt zueinander glatt kontinuierlich übergehend.
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Gemäß Anspruch 4 ist jede der Lüfterschaufeln derart gekrümmt, dass ihr Kopfseitenendabschnitt hinter ihrem Nabenseitenendabschnitt positioniert ist.
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Gemäß der obigen Konfiguration umfasst die erzeugende Linie des Gehäuses, welches den Außenumfang der Statorschaufel, der hinter dem Rotor des Axialverdichters angeordnet ist, umgibt, den Rücksprungbereich und den Vorsprungabschnitt, wobei der Rücksprungbereich nach außen in der radialen Richtung von der Position vor dem vorderen Rand der Statorschaufel bis zu der Position hinter dem hinteren Rand der Statorschaufel zurückspringt, wobei sich der Vorsprungabschnitt nach innen in die radiale Richtung an der Zwischenposition des Rücksprungbereichs in der Vorne-Hinten-Richtung davon wölbt. Demgemäß wird die Verteilung des statischen Drucks in der radialen Richtung an der Fläche der Statorschaufel durch einen Teil des Rücksprungbereichs vor dem Vorsprungabschnitt verbessert und der statische Druck an der Kopfseite wird durch einen Teil des Rücksprungbereichs hinter dem Vorsprungabschnitt erhöht. Hierdurch wird eine Niedrigimpuls-Fluidwanderung, die von der Nabenseite zu der Kopfseite strömt, unterdrückt und somit kann der Druckverlust reduziert werden.
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Zudem umfasst der Rücksprungbereich den ersten Rücksprungabschnitt an der vorderen Seite, den zweiten Rücksprungabschnitt an der hinteren Seite, den mit dem vorderen Abschnitt des ersten Rücksprungabschnitts kontinuierlichen ersten Vorsprungabschnitt, den den Vorsprungabschnitt bildenden zweiten Vorsprungabschnitt und den mit dem hinteren Abschnitt des zweiten Rücksprungabschnitts kontinuierlichen dritten Vorsprungabschnitt und ist unter diesen glatt kontinuierlich übergehend. Dies glättet einen Luftstrom entlang der Innenumfangsfläche des Gehäuses.
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Weiterhin ist die Statorschaufel derart gekrümmt, dass der Kopfseitenendabschnitt davon hinter dem Nabenseitenendabschnitt davon positioniert ist. Somit kann der Druckwellen-Verlust reduziert werden und Geräusche können reduziert werden. Obwohl die Krümmung der Statorschaufel es dem Niedrigimpuls-Fluid erleichtert, sich von dem Nabenseitenendabschnitt zu dem Kopfseitenendabschnitt zu bewegen, kann die Niedrigimpuls-Fluidwanderung effizient unterdrückt werden, wegen der Innenumfangsflächenform des Gehäuses der vorliegenden Erfindung.
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Es sei angemerkt, dass ein Lüfterrotor 15 in einer Ausführungsform dem Rotor der vorliegenden Erfindung entspricht, ein Lüfterstator 16 in der Ausführungsform dem Lüfterstator der vorliegenden Erfindung entspricht, Statorschaufeln 23 in der Ausführungsform den Statorschaufeln der vorliegenden Erfindung entsprechen und ein zweiter Vorsprungabschnitt 35 in der Ausführungsform dem Vorsprungabschnitt der vorliegenden Erfindung entspricht.
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Die zuvor genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden durch eine unten im Detail dargelegte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen klar.
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Eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen dargelegt.
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1 bis 8 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration eines Mantelstromtriebwerks zeigt. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts 2 in 1. 3 stellt Schnittansichten dar, die entlang der Linie 3-3 in 2 genommen worden sind. 4 stellt Ansichten dar, die in Richtungen von Pfeilen 4A und 4B in 3 genommen worden sind. 5 stellt Ansichten dar, die Wirbelzonen-Zustände von Statorschaufeln zeigen. 6 stellt Ansichten dar, die Strömungslinien entlang Ansaugflächen der Statorschaufeln zeigen. 7 ist ein Diagramm, das Änderungen des Gesamtdruckverlustes zeigt, welcher mit der Änderung des Massenstroms einhergeht. 8 ist ein Diagramm, dass eine Verteilung des Gesamtdruckverlustes der Statorschaufeln in einer Spannweiten-Richtung zeigt.
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Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung eine stromaufwärtige Seite und eine stromabwärtige Seite einer Luftstromrichtung als „vorne“ bzw. „hinten“ definiert sind, und eine Innenseite in einer radialen Richtung und eine Außenseite in der radialen Richtung, wobei eine Achse L die Mitte ist, als eine Nabenseite bzw. eine Kopfseite definiert sind.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Mantelstromtriebwerk E für ein Fluggerät ein äußeres Gehäuse 11 und ein inneres Gehäuse 12, welche im Wesentlichen zylindrische Formen aufweisen und Drehkörper mit einer Achse L als Mitte sind. Innerhalb des äußeren Gehäuses 11 und des inneren Gehäuses 12 sind eine Niederdruckwelle 13 und eine Hochdruckwelle 14 koaxial angeordnet, wobei die Niederdruckwelle 13 auf der Achse L angeordnet ist und die Hochdruckwelle 14 um einen Außenumfang der Niederdruckwelle 13 derart herum installiert ist, dass sie frei und relativ drehbar ist.
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Ein Lüfterrotor 15 ist an einem vorderen Ende der Niederdruckwelle 13 bereitgestellt und ein Lüfterstator 16 ist hinter dem Lüfterrotor 15 bereitgestellt. Ein vorderer Abschnitt des äußeren Gehäuses 11 bildet einen Außenabschnitt 17A des Lüftergehäuses 17 . Der Lüfterrotor 15 ist an seiner Kopfseite einer Innenumfangsfläche des Außenabschnitts 17A des Lüftergehäuses 17 zugewandt. Zudem ist der Lüfterstator 16, an seiner Kopfseite, an der Innenumfangsfläche des Außenabschnitts 17A des Lüftergehäuses 17 befestigt, während der Lüfterstator 16, an seiner Nabenseite, an einer Außenumfangsfläche eines Innenabschnitts 17B des Lüftergehäuses 17 befestigt ist.
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Ein Niederdruckverdichter 18 ist an der Niederdruckwelle 13 hinter dem Lüfterstator 16 bereitgestellt und eine Niederdruckturbine 19 ist an einem hinteren Ende der Niederdruckwelle 13 bereitgestellt. Zudem ist ein Hochdruckverdichter 20, der einem hinteren Abschnitt des Niederdruckverdichters 18 zugewandt ist, an einem vorderen Ende der Hochdruckwelle 14 bereitgestellt und ist eine Hochdruckturbine 21, die einem vorderen Abschnitt der Niederdruckturbine 19 zugewandt ist, an einem hinteren Ende der Hochdruckwelle 14 bereitgestellt. Ferner sind mehrere Verbrennungskammern 22 zwischen dem Hochdruckverdichter 20 und der Hochdruckturbine 21 angeordnet.
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Daher wird Luft, die von dem Lüfterrotor 15 komprimiert wird, welcher zusammen mit der Niederdruckwelle 13 dreht, von dem Lüfterstator 16 geradlinig gemacht. Danach wird ein Teil der Luft nach hinten durch einen Nebenleitungskanal 24, der zwischen dem äußeren Gehäuse 11 und dem inneren Gehäuse 12 gebildet ist, ausgestoßen. Die übrige Luft wird dem Inneren des inneren Gehäuses 12 zugeführt, von dem Niederdruckverdichter 18, der zusammen mit der Niederdruckwelle 13 dreht, und von dem Hochdruckverdichter 20, der zusammen mit der Hochdruckwelle 14 dreht, verdichtet und dann mit Kraftstoff in den Verbrennungskammern 22 gemischt, um für die Verbrennung zugeführt zu werden. Von den Verbrennungskammern 22 ausgestoßenes Kraftstoffgas passiert die Hochdruckturbine 21, um die Hochdruckwelle 14 anzutreiben, passiert ferner die Niederdruckturbine 19, um die Niederdruckwelle 13 anzutreiben, und wird dann nach hinten von einem hinteren Ende des inneren Gehäuses 12 ausgestoßen, um auf die den Nebenleitungskanal 24 passierende Luft zu treffen.
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2 zeigt eine von Statorschaufeln 23 des Lüfterstators 16, der zwischen dem Außenabschnitt 17A und dem Innenabschnitt 17B des Lüftergehäuses 17 angeordnet ist. Bei der Statorschaufel 23 ist ein in einer radialen Richtung nach innen gerichteter Nabenseitenendabschnitt 23c mit einer Außenumfangsfläche des Innenabschnitts 17B des Lüftergehäuses 17 verbunden und ist ein in der radialen Richtung nach außen gerichteter Kopfseitenendabschnitt 23d mit der Innenumfangsfläche des Außenabschnitts 17A des Lüftergehäuses 17 verbunden. Ein vorderer Rand 23a und ein hinterer Rand 23b der Statorschaufel 23 sind derart gekrümmt, dass der Kopfseitenendabschnitt 23d nach hinten relativ zu dem Nabenseitenendabschnitt 23c ausgelenkt ist. Demgemäß ist auch eine 1/4-Schnurlinie 23e der Statorschaufel 23 derart gekrümmt, dass die Kopfseite nach hinten relativ zu der Nabenseite ausgelenkt ist. Dadurch wird ein Element in einer Schnurrichtung der Strömungsrate eines Luftstroms, der entlang einer Fläche der Statorschaufel 23 strömt, verkleinert und somit wird die kritische Machzahl erhöht, um ein Auftreten einer Druckwelle zu verzögern. Somit kann der Druckwellenverlust reduziert werden und Geräusche können reduziert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Form, nahe dem Kopfseitenendabschnitt 23d der Statorschaufel 23, der Innenumfangsfläche des Außenabschnitts 17A des Lüftergehäuses 17 . Da das Lüftergehäuse 17 allgemein ein im Wesentlichen zylindrisches Element ist, das ein Drehkörper ist, wobei die Achse L die Mitte ist, wird eine Form einer Innenumfangsfläche des Lüftergehäuses 17 durch eine Form einer erzeugenden Linie (eine Durchsetzungslinie mit einer durch die Achse L gehenden Ebene) dargestellt.
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Die Form der erzeugenden Linie der Innenumfangsfläche des Außenabschnitts 17A des Lüftergehäuses 17, mit welchem der Kopfseitenendabschnitt 23d der Statorschaufel 23 verbunden ist, umfasst einen Rücksprungbereich 31, der im Wesentlichen nach außen in die radiale Richtung von einer Position vor dem vorderen Rand 23a bis zu einer Position hinter dem hinteren Rand 23b zurückspringt. Der Rücksprungbereich 31 umfasst einen ersten Rücksprungabschnitt 32, einen zweiten Rücksprungabschnitt 33, einen zweiten Vorsprungabschnitt 35, einen ersten Vorsprungabschnitt 34 und einen dritten Vorsprungabschnitt 36 . Der erste Rücksprungabschnitt 32 ist zwischen einer Position leicht vor dem vorderen Rand 23a des Kopfseitenendabschnitts 23d der Statorschaufel 23 und einer Position leicht hinter dem hinteren Rand 23b davon angeordnet. Der zweite Rücksprungabschnitt 33 ist hinter dem hinteren Rand 23b der Statorschaufel 23 angeordnet. Der zweite Vorsprungabschnitt 35 wölbt sich derart nach innen in die radiale Richtung an einer Position leicht vor dem hinteren Rand 23b, um den ersten und den zweiten Rücksprungabschnitt 32, 33 zu verbinden. Der erste Vorsprungabschnitt 34 verbindet ein vorderes Ende des ersten Rücksprungabschnitts 32 mit der Innenumfangsfläche des Außenabschnitts 17A des Lüftergehäuses 17 . Der dritte Vorsprungabschnitt 36 verbindet ein hinteres Ende des zweiten Rücksprungabschnitts 33 mit der Innenumfangsfläche des Außenabschnitts 17A des Lüftergehäuses 17 . Mit anderen Worten ist der Rücksprungbereich 31 durch glattes Verbinden des ersten Vorsprungabschnitts 34, des ersten Rücksprungabschnitts 32, des zweiten Vorsprungabschnitts 35, des zweiten Rücksprungabschnitts 33 und des dritten Vorsprungabschnitts 36 von vorne nach hinten gebildet. Positionen von Verbindungspunkten des ersten Vorsprungabschnitts 34, des ersten Rücksprungabschnitts 32, des zweiten Vorsprungabschnitts 35, des zweiten Rücksprungabschnitts 33 und des dritten Vorsprungabschnitts 36 sind Wendepunkte, an denen sich die Krümmungsrichtung der erzeugenden Linie ändert.
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Es sei angemerkt, dass die gestrichelten Linien in 2 die Formen einer Innenumfangsfläche des Lüftergehäuses 17 und einer Außenumfangsfläche des inneren Gehäuses 12 in einem Vergleichsbeispiel zeigen.
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3 und 4 zeigen Verteilungen statischen Drucks um die Statorschaufeln 23 herum. 3 zeigt Verteilungen statischen Drucks an einem Querschnitt (von dem Kopfseitenendabschnitt 23d der Statorschaufel 23), der entlang der Linie 3-3 in 2 genommen worden ist. 4 zeigt Verteilungen statischen Drucks an den Ansaugflächen (Rückseitenflächen) von den jeweiligen Statorschaufeln 23, entsprechend von Ansichten, die entlang der Pfeile 4A und 4B in 3 genommen worden sind. 3 und 4 zeigen Abschnitte dunklerer Farbe (Abschnitte mit dichter Schattierung), die höhere Drücke aufweisen, und Abschnitte hellerer Farbe (Abschnitte mit grober Schattierung), die niedrigere Drücke aufweisen.
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Gemäß der Ausführungsform sind der erste und der zweite Rücksprungabschnitt 32, 33 in der Innenumfangsfläche des Außenabschnitts 17A des Lüftergehäuses 17 gebildet, mit welchem der Kopfseitenendabschnitt 23d der Statorschaufel 23 verbunden ist. Daher wird die Strömungsrate des Luftstroms, der entlang des ersten und des zweiten Rücksprungabschnitts 32, 33 strömt, verringert und dadurch wird der statische Druck erhöht.
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Wie mit Bezug auf das Vergleichsbeispiel und die Ausführungsform in 3 bis 5 klar ist, ist es belegt, dass wegen eines Effekts des ersten Rücksprungabschnitts 32 des Lüftergehäuses 17 der statische Druck der Druckfläche von jeder von den Statorschaufeln (23) in der Ausführungsform im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel (siehe 3) erhöht ist. Ferner ist belegt, dass wegen eines Effekts des zweiten Rücksprungabschnitts 33 des Lüftergehäuses 17 der statische Druck hinter dem hinteren Rand 23b der Statorschaufel 23 in der Ausführungsform im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel (siehe 4) erhöht ist.
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Zudem wird, wie aus 4 klar ist, eine Kontur statischen Drucks entlang der Ansaugfläche der Statorschaufel 23 in der Ausführungsform im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel aufrecht, wegen des Effekts des ersten Rücksprungabschnitts 32 des Lüftergehäuses 17 . Mit anderen Worten ist in der Ausführungsform die Kontur statischen Drucks annähernd an der radialen Richtung ausgerichtet. Im Gegensatz hierzu ist in dem Vergleichsbeispiel die Kontur statischen Drucks nach außen in der radialen Richtung zurück nach hinten gekrümmt. Demgemäß ist eine Verteilung statischen Drucks gebildet, in welcher ein Bereich (eine untere Seite in der Figur), nach innen in der radialen Richtung, von der Kontur statischen Drucks einen höheren Druck aufweist und ein Bereich (eine obere Seite in der Figur), nach außen in der radialen Richtung, von der Kontur statischen Drucks einen geringeren Druck aufweist. Dies verursacht einen Sekundärstrom, der von dem Nabenseitenendabschnitt 23c zu dem Kopfseitenendabschnitt 23d der Statorschaufel 23 strömt. Andererseits weist die Kontur statischen Drucks in der Ausführungsform fast keinen Rückkrümmungswinkel auf und somit wird der Sekundärstrom kaum verursacht.
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Indessen weist eine Rotornabe des Lüfterrotors 15, der vor dem Lüfterstator 16 angeordnet ist, einen Durchmesser auf, der von vorne nach hinten derart vergrößert ist, dass er eine konische Form aufweist. Dies verursacht einfach den Sekundärstrom in dem Luftstrom, der entlang der Statorschaufel 23 von dem Lüftergehäuse 16 passiert, wobei der Sekundärstrom von der Innenseite in der radialen Richtung zu der Außenseite in der radialen Richtung strömt. Weiterhin strömt, wenn die Statorschaufel 23 gekrümmt ist, der Luftstrom leicht von der Habenseite zu der Kopfseite, wodurch der Sekundärstrom weiter verstärkt wird. Wie oben beschrieben, verbreitet sich, wenn der Sekundärstrom, der von der inneren Seite in der radialen Richtung zu der äußeren Seiten in der radialen Richtung entlang der Statorschaufel 23 strömt, erzeugt wird, eine Niedrigimpuls-Wirbelzone (eine nachfolgende Wirbelzone), die an dem Nabenseitenendabschnitt 23c der Statorschaufel 23 erzeugt wird, einfach nach außen in der radialen Richtung aus, wie im Vergleichsbeispiel in 5 gezeigt. Dies verursacht ein Problem eines erhöhten Druckverlustes in dem Lüfterstator 16 .
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Gemäß der Ausführungsform wird die Kontur statischen Drucks entlang der Ansaugfläche der Statorschaufel 23 jedoch aufrecht, wegen des Effekts des ersten Rücksprungabschnitts 32 des Lüftergehäuses 17, so dass der Sekundärstrom, der von der Nabenseite zu der Kopfseite strömt, unterdrückt wird. Zudem wird der statische Druck hinter dem hinteren Rand 23b des Kopfseitenendabschnitts 23d der Statorschaufel 23 erhöht, wegen des Effekts des zweiten Rücksprungabschnitts 33 des Lüftergehäuses 17, so dass der Sekundärstrom, der von der Nabenseite zu der Kopfseite strömt, unterdrückt wird. Dadurch wird, wie in der Ausführungsform in 5 gezeigt ist, ein Bereich, wo sich eine Niedrigimpuls-Wirbelzone ausbreitet, minimiert, und somit kann der Druckverlust reduziert werden.
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6 zeigt Strömungslinien des Luftstroms entlang der Ansaugfläche der Statorschaufel 23 . Das Vergleichsbeispiel zeigt, dass der von dem vorderen Rand 23a einströmende Luftstrom entlang des Nabenseitenendabschnitts 23c der Statorschaufel 23 sich weit nach außen in der radialen Richtung an dem hinteren Rand 23b verlagert, um einen Wirbelzonen-Bereich Wh an der Nabenseite zu vergrößern, wohingegen die Ausführungsform zeigt, dass der Sekundärstrom, der von der Nabenseite zu der Kopfseite strömt, unterdrückt wird, um einen Wirbelzonen-Bereich Wh an der Nabenseite zu reduzieren. Hier wird der statische Druck hinter dem hinteren Rand 23b des Kopfseitenendabschnitts 23d der Statorschaufel 23 erhöht, wegen des Effekts des zweiten Rücksprungabschnitts 33 des Lüftergehäuses 17, und dadurch wird der Sekundärstrom, der von der Kopfseite zu der Nabenseite strömt, erzeugt, so dass ein Wirbelzonen-Bereich Wt an der Kopfseite in der Ausführungsform geringfügig größer als jener in dem Vergleichsbeispiel ist. Die Wirbelzonen-Bereiche werden jedoch in der Gesamtheit kleiner gemacht, und dadurch kann der Druckverlust reduziert werden.
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7 ist ein Diagramm, das Änderungen des Gesamtdruckverlustes bei Änderung der Massenstromrate zeigt. Es Ist belegt, dass, bei der Massenstromrate in einem dargestellten Bereich, der Gesamtdruckverlust bei der Ausführungsform ungefähr 20% geringer als der Gesamtdruckverlust bei dem Vergleichsbeispiel ist.
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8 ist ein Diagramm, das eine Verteilung des Gesamtdruckverlustes der Statorschaufel 23 in einer Spannweiten-Richtung zeigt, für einen Fall, in dem eine Massenstromrate = 1,0 ist. Es ist belegt, dass, wegen des vergrößerten Wirbelzonen-Bereichs Wt an der Kopfseite bei der Ausführungsform in einigen Bereichen (80% bis 90%-Bereich in der Spannweiten-Richtung) an der Kopfseite der Gesamtdruckverlust bei der Ausführungsform im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel vergrößert ist. Der Gesamtdruckverlust bei der Ausführungsform in anderen Bereichen ist jedoch geringer als der Gesamtdruckverlust in dem Vergleichsbeispiel.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist oben beschrieben worden, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor erwähnte Ausführungsform beschränkt und verschiedene Gestaltungsänderungen können gemacht werden, ohne von der vorliegenden Erfindung, die in den Ansprüchen beschrieben ist, abzuweichen.
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Zum Beispiel ist in der Ausführungsform die vorliegende Erfindung auf das Lüftergehäuse 17 des Mantelstromtriebwerks E für ein Fluggerät angewendet worden. Sie ist jedoch nicht nur auf ein Mantelstromtriebwerk für jede andere Anwendung als jene für ein Fluggerät anwendbar, sondern sie ist auch auf ein Mantelstromtriebwerk für jede Anwendung anwendbar.
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Zudem ist, obwohl die Statorschaufeln 23 in der Ausführungsform gekrümmt sind, die vorliegende Erfindung auf Statorschaufeln anwendbar, die nicht gekrümmt sind.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Niedrigimpuls-Fluidwanderung, die von einer Nabenseite von jeder Statorschaufel 23 eines Lüfterstators 16 eines Axialverdichters zu einer Kopfseite davon strömt, zu unterdrücken und somit Druckverlust zu reduzieren. Zur Losung der Aufgabe umfasst eine erzeugende Linie eines Gehäuses 17, welches einen Außenumfang der Schaufeln 23 des stromabwärts von einem Lüfterrotor des Axialverdichters angeordneten Lüfterstators 16 umgibt, einen Rücksprungbereich 31, der nach außen in einer radialen Richtung von einer Position vor einem vorderen Rand 23a von jeder von den Statorschaufeln 23 bis zu einer Position hinter einem hinteren Rand 23b der Statorschaufel 23 zurückspringt, und einen Vorsprungabschnitth 35, der sich nach innen in der radialen Richtung an einer Zwischenposition des Rücksprungbereichs 31 in einer Vorne-Hinten-Richtung davon wölbt. Somit wird eine Verteilung von statischem Druck in der radialen Richtung an einer Fläche der Statorschaufel 23 durch einen ersten Rücksprungabschnitt 32 vor dem Vorsprungabschnitt 35 verbessert und der statische Druck an der Kopfseite wird durch einen zweiten Rücksprungabschnitt 33 hinter dem Vorsprungabschnitt 35 erhöht. Dadurch wird die Niedrigimpuls-Fluidwanderung, die von der Nabenseite zu der Kopfseite strömt, unterdrückt und somit kann der Druckverlust reduziert werden.
