DE102011118735A1 - DIFFUSER, ESPECIALLY FOR AN AXIAL FLOW MACHINE - Google Patents
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-
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- F05D2260/60—Fluid transfer
- F05D2260/601—Fluid transfer using an ejector or a jet pump
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Diffusor (20), insbesondere für eine axiale Strömungsmaschine, vorzugsweise eine stationäre Gasturbine, welcher Diffusor (20) entlang einer Maschinenachse (31) von einem Ringkanal (17) mit einer ersten Querschnittsfläche in einen Austrittsraum (21) mit einer zweiten, grösseren Querschnittsfläche übergeht. Ein verbesserter Wirkungsgrad wird dadurch erreicht, dass der Übergang in mehreren Stufen (22a–c) erfolgt und dass ein Ringspalt (29) vorgesehen ist, durch welchen ein Gasstrom austreten und als Coanda-Strömung (30) an der Leitfläche (28) entlangströmen kann.The invention relates to a diffuser (20), in particular for an axial flow machine, preferably a stationary gas turbine, which diffuser (20) along an engine axis (31) from an annular channel (17) having a first cross-sectional area in an exit space (21) with a second , larger cross-sectional area passes. An improved efficiency is achieved in that the transition takes place in several stages (22a-c) and in that an annular gap (29) is provided, through which a gas stream can exit and flow along the guide surface (28) as Coanda flow (30) ,
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der axialen Strömungsmaschinen. Sie betrifft einen Diffusor gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to the field of axial flow machines. It relates to a diffuser according to the preamble of claim 1.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Diffusoren, die am Ausgang von stationäre Gasturbinen angeordnet sind und die Strömungsgeschwindigkeit der aus der Turbine kommenden Gase verringern und einen Druckaufbau bewirken sollen, um den Wirkungsgrad der Gasturbine zu verbessern, sind seit langem aus dem Stand der Technik bekannt (siehe z. B. die Druckschrift
In der Vergangenheit sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, um die Wirkung des Diffusors am Ausgang einer Gasturbine und damit den Gesamtwirkungsgrad der Maschine zu verbessern. So wird unter anderem in der Druckschrift
In der bereits erwähnten
Obgleich diese Massnahmen gewisse Verbesserungen im Wirkungsgrad bringen, sind die Möglichkeiten der Einflussnahme im Bereich des Diffusors bei weitem nicht erschöpft.Although these measures bring about some improvements in the efficiency, the possibilities of influencing the area of the diffuser are far from exhausted.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Diffusor, insbesondere für eine Industrie-Gasturbine, zu schaffen, der auf einfache Weise zu einer weiteren Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Gasturbine führt.It is therefore an object of the invention to provide a diffuser, in particular for an industrial gas turbine, which leads in a simple manner to a further improvement in the overall efficiency of the gas turbine.
Diese und andere Aufgaben werden durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These and other objects are achieved by the entirety of the features of claim 1.
Die Erfindung geht aus von einem Diffuser, Insbesondere für eine axiale Strömungsmaschine, vorzugsweise eine stationäre Gasturbine, welcher Diffusor entlang einer Maschinenachse von einem Ringkanal mit einer ersten Querschnittsfläche in einen Austrittsraum mit einer zweiten, grösseren Querschnittsfläche übergeht. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass der Übergang in mehreren Stufen erfolgt.The invention is based on a diffuser, in particular for an axial flow machine, preferably a stationary gas turbine, which diffuser merges along an engine axis from an annular channel with a first cross-sectional area into an outlet space with a second, larger cross-sectional area. It is characterized by the fact that the transition takes place in several stages.
Eine erste Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querschnittsfläche innerhalb des Diffusors in zwei Stufen vergrössert. Dieser Diffuser ist im Aufbau besonders einfach.A first embodiment of the invention is characterized in that the cross-sectional area within the diffuser increases in two stages. This diffuser is particularly simple in construction.
Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Diffuser als Carnot-Diffusor ausgebildet.According to another embodiment of the invention, the diffuser is designed as a Carnot diffuser.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Diffuser einen Aussenmantel und einen Innenmantel umfasst, zwischen denen das Medium durch den Diffuser strömt, und dass die Stufen in der Querschnittsfläche durch Durchmesserstufen auf dem Innenmantel erzeugt werden.Another embodiment of the invention is characterized in that the diffuser comprises an outer jacket and an inner jacket, between which the medium flows through the diffuser, and that the steps in the cross-sectional area are produced by diameter steps on the inner jacket.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Stufen eine ringförmige, konvex gekrümmte, sich im Durchmesser verjüngende Leitfläche angeordnet ist, und dass an der stromaufwärts legenden der beiden Stufen ein Ringspalt vorgesehen ist, durch welchen ein Gasstrom austreten und als Coanda-Strömung an der Leitfläche entlangströmen kann. Hierdurch kann die Strömung im Diffusor günstig beeinflusst werden.Another embodiment of the invention is characterized in that an annular, convexly curved, diameter-tapering guide surface is arranged between two adjacent stages, and that an annular gap is provided at the upstream of the two stages, through which a gas stream emerges and as Coanda Flow can flow along the guide surface. As a result, the flow in the diffuser can be favorably influenced.
Vorzugsweise ist die Leitfläche zwischen der vorletzten und der letzten Stufe des Diffusors angeordnet.Preferably, the baffle is disposed between the penultimate and last stages of the diffuser.
Eine noch andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor am Ausgang einer Industrie-Gasturbine angeordnet ist.Yet another embodiment of the invention is characterized in that the diffuser is arranged at the outlet of an industrial gas turbine.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN BRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings. Show it
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In
Der innere Aufbau eines herkömmlichen Carnot-Diffusors ist in
Demgegenüber schlägt nun die Erfindung vor, gemäss dem in
Mit einer solchen mehrfach abgestuften Innenkontur ergibt sich ein Druckaufbaugewinn, der bei 0,1% des Turbinenwirkungsgrads liegen kann und bei einer Gasturbine vom Typ GT26 der Anmelderin einen Leistungsgewinn von fast einem halben Megawatt bedeutet.With such a multi-stepped inner contour results in a pressure build-up gain, which can be at 0.1% of turbine efficiency and in a gas turbine GT26 type of the Applicant means a power gain of almost half a megawatt.
In der Praxis sieht ein entsprechender Diffusor beispielsweise so aus, wie in
Zusätzlich zur mehrstufigen Erweiterung des Strömungsquerschnitts kann eine Beeinflussung der Strömungsverhältnisse im Diffusor durch eine Coanda-Strömung erfolgen, wie dies grundsätzlich in der eingangs genannten Druckschrift
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Gasturbinegas turbine
- 1111
- Lufteinlassair intake
- 1212
- Verdichtercompressor
- 1313
- Brennkammercombustion chamber
- 1414
- Brennstofffuel
- 1515
- Turbineturbine
- 16, 2016, 20
- Diffusordiffuser
- 1717
- Ringkanalannular channel
- 18, 2518, 25
- Strebestrut
- 1919
- Abgasexhaust
- 20a, b20a, b
- Diffusordiffuser
- 2121
- Austrittsraumexit space
- 22a–c22a-c
- Stufe (Querschnittsfläche)Stage (cross-sectional area)
- 2323
- Aussenmantelsheath
- 2424
- Innenmantelinner sheath
- 26, 2726, 27
- Ringring
- 2828
- Leitfläche (konvex gekrümmt)Guide surface (convexly curved)
- 2929
- Ringspaltannular gap
- 3030
- Coanda-StrömungCoanda flow
- 3131
- Maschinenachsemachine axis
- 3232
- Rückströmungbackwash
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Date | Code | Title | Description |
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Representative=s name: DREISS PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE Representative=s name: DREISS PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFT, DE |
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