DE102012215413B4

DE102012215413B4 - Assembly of an axial turbo machine

Info

Publication number: DE102012215413B4
Application number: DE102012215413.2A
Authority: DE
Inventors: Jens ORTMANNS; Bernd Becker; Johannes Zinkewitz; Andreas Scholz; Roland Heinrich; Andrew Cox; Knut Rosenau
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: DE102012215413A1

Abstract

Baugruppe einer Axialturbomaschine, die mindestens ein Nachleitrad (5a, 5b) eines Verdichters und einen sich an das Nachleitrad (5a, 5b) in Strömungsrichtung anschließenden Diffusor (6) aufweist, wobei mindestens ein Nachleitrad (5a, 5b) und der Diffusor (6) gesondert hergestellt sind oder gesondert hergestellte Teile umfassen, wobei das Nachleitrad (5a, 5b) und der Diffusor (6) oder die gesondert hergestellten Teile, die diese bilden, über Verbindungsbereiche (81-88) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Nachleitrad (5a, 5b) eine radial innen liegende Leitradnabe (52, 52a, 52b) und einen radial außen liegenden Gehäusering (51, 51a, 51b) und der Diffusor (6) einen radial innen liegenden Diffusorring (62) und einen radial außen liegenden Diffusorring (61) umfasst, wobei die radial innen liegende Leitradnabe (52, 52a, 52b) und der radial innen liegende Diffusorring (62) sowie der radial außen liegende Gehäusering (51, 51a, 51b) und der radial außen liegende Diffusorring (61) über Verbindungsbereiche (81, 82, 85, 86) miteinander verbunden sind, wobei zwei Nachleiträder (5a, 5b) in Tandemanordnung in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei jedes Nachleitrad (5a, 5b) genau eine Schaufelreihe (53a, 53b) aufweist und wobei die beiden Nachleiträder (5a, 5b) gesondert hergestellt sind.Assembly of an axial turbomachine which has at least one guide wheel (5a, 5b) of a compressor and a diffuser (6) adjoining the guide wheel (5a, 5b) in the flow direction, at least one guide wheel (5a, 5b) and the diffuser (6) are manufactured separately or comprise separately manufactured parts, the guide wheel (5a, 5b) and the diffuser (6) or the separately manufactured parts which form them being connected to one another via connecting areas (81-88), characterized in that the at least a guide wheel (5a, 5b) a radially inner stator hub (52, 52a, 52b) and a radially outer housing ring (51, 51a, 51b) and the diffuser (6) a radially inner diffuser ring (62) and a radially outer one lying diffuser ring (61), the radially inner stator hub (52, 52a, 52b) and the radially inner diffuser ring (62) and the radially outer housing ring (51, 51a, 51b) and the radia l external diffuser ring (61) are connected to one another via connecting areas (81, 82, 85, 86), two guide vanes (5a, 5b) arranged in tandem in the flow direction one behind the other, each guide van (5a, 5b) exactly one row of blades ( 53a, 53b) and the two guide vanes (5a, 5b) are manufactured separately.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe einer Axialturbomaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Baugruppe ist beispielsweise in einem Strahltriebwerk angeordnet.The invention relates to an assembly of an axial turbo machine according to the preamble of claim 1. Such an assembly is arranged, for example, in a jet engine.

Es ist bekannt, dass am Ende eines Hochdruckverdichters einer Gasturbine ein Nachleitrad angeordnet ist, dass den Drall aus der Strömung nimmt, um eine axiale Abströmung aus dem Verdichter zu ermöglichen. Bevor die Strömung einer anschließenden Brennkammer zugeführt wird, wird sie in einem Diffusor möglichst verlustarm mit dem Ziel eines maximalen Druckrückgewinns verzögert. Es ist weiter bekannt, ein solches Ausgangsleitrad und einen solchen Diffusor als ein integrales Bauteil auszubilden, dass mit der Brennkammer verbunden ist.It is known that a guide wheel is arranged at the end of a high-pressure compressor of a gas turbine, which takes the swirl out of the flow in order to enable an axial outflow from the compressor. Before the flow is fed to a subsequent combustion chamber, it is decelerated in a diffuser with as little loss as possible with the aim of maximum pressure recovery. It is further known to design such an output stator and such a diffuser as an integral component that is connected to the combustion chamber.

Aus der WO 2010/063583 A1 ist eine Axialturbomaschine bekannt, bei der ein Ringdiffusor stromab eines Nachleitrads einer Verdichterstufe angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass sowohl die Außenwand des Nachleitrads als auch die Außenwand des Ringdiffusors durch einen Leitschaufelträger gebildet sind, so dass der Ringdiffusor am Nachleitrad befestigt ist.From the WO 2010/063583 A1 an axial turbomachine is known in which an annular diffuser is arranged downstream of a guide wheel of a compressor stage. It is provided that both the outer wall of the guide wheel and the outer wall of the ring diffuser are formed by a guide vane carrier, so that the ring diffuser is attached to the guide wheel.

In der US 2011/031 81 72 A1 ist ein Axialverdichter mit einer Tandemanordnung von zwei hintereinander angeordneten Schaufelreihen beschrieben.In the US 2011/031 81 72 A1 describes an axial compressor with a tandem arrangement of two rows of blades arranged one behind the other.

Die EP 2 411 632 B1 beschreibt eine Axialturbomaschine mit einem parallel zu einer Achse der Axialturbomaschine verschiebbar gelagertem Leitschaufelträger.The EP 2 411 632 B1 describes an axial turbomachine with a guide vane carrier which is displaceably mounted parallel to an axis of the axial turbomachine.

In der DE 10 2007 004 741 A1 ist eine Gasturbine mit einem von einer Turbine angetriebenen Rotor und mit einem Stator, mit stromabwärts der Turbine statorfest angeordneten, einen Nachleitkranz zur Umlenkung des drallbehafteten Heißgasstroms bildenden Streben sowie mit einem am stromabwärtigen Ende des Heißgaskanals angeordneten Mischer beschrieben, wobei der Nachleitkranz und der Mischer konstruktiv sowie strömungstechnisch zusammengefasst sind.In the DE 10 2007 004 741 A1 is a gas turbine with a rotor driven by a turbine and with a stator, with stator fixedly arranged downstream of the turbine, forming a guide ring for deflecting the swirling hot gas flow and with a mixer arranged at the downstream end of the hot gas channel, the guide ring and the mixer being constructive and are summarized in terms of flow technology.

In der EP 2 194 234 A1 ist ein Wärmeisolationsring zur passiven Spaltkontrolle in einer Gasturbine offenbart.In the EP 2 194 234 A1 discloses a heat insulation ring for passive gap control in a gas turbine.

Die EP 2 474 744 A1 betrifft einen ringförmigen Strömungskanal für einen Axialverdichter, bei dem an der äußeren Begrenzungswand Schaufelblätter zweier Schaufelkränze befestigt sind, wobei ein Innenring von den Schaufelblättern des einen Kranzes gehalten wird und eine derartige axiale Erstreckung aufweist, dass die Schaufelblätter des anderen der beiden Kränze jeweils unter Radialspaltbildung diesem gegenüber liegen.The EP 2 474 744 A1 relates to an annular flow channel for an axial compressor, in which blades of two blade rings are fastened to the outer boundary wall, an inner ring being held by the blade blades of one ring and having an axial extent such that the blade blades of the other of the two rings each form a radial gap opposite.

Aus der DE 10 2009 023 100 A1 ist eine Strömungsmaschine mit einer Schaufelreihengruppe, angeordnet in einem Hauptströmungspfad einer Strömungsmaschine und bestehend aus N benachbarten und sowohl in Meridionalrichtung m als auch in Umfangsrichtung u relativ zueinander fest angeordneten Mitgliedsschaufelreihen, bekannt.From the DE 10 2009 023 100 A1 is known a turbomachine with a group of blade rows, arranged in a main flow path of a turbomachine and consisting of N adjacent and in the meridional direction m as well as in the circumferential direction u relative to each other fixed member blade rows.

In der US 4,961,309 A ist eine Belüftungsvorrichtung für ein Gasturbinenkraftwerk beschrieben. Dabei sind ein Diffusor und daran angrenzend angeordnete Leitschaufeln vorgesehen.In the US 4,961,309 A describes a ventilation device for a gas turbine power plant. A diffuser and adjacent guide vanes are provided.

Es besteht ein Bedarf, Baugruppen der genannten Art mit geringen Toleranzen auszubilden, um negative Einflüsse auf die Strömungsumlenkung im Nachleitrad und Druckverluste zu vermeiden.There is a need to design assemblies of the type mentioned with small tolerances in order to avoid negative influences on the flow deflection in the guide wheel and pressure losses.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Baugruppe einer Axialturbomaschine mit einem Nachleitrad und einem Verdichter bereitzustellen, bei der zumindest das Nachleitrad mit geringen Toleranzen ausgeführt ist.Accordingly, the present invention is based on the object of providing an assembly of an axial turbomachine with a guide wheel and a compressor, in which at least the guide wheel is designed with small tolerances.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by an assembly with the features of claim 1. Embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Danach sieht die vorliegende Erfindung eine Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad am Ausgang eines Verdichters und einem sich an das Nachleitrad in Strömungsrichtung anschließenden Diffusor vor. Das mindestens eine Nachleitrad und der Diffusor sind gesondert hergestellt oder das mindestens eine Nachleitrad und der Diffusor umfassen gesondert hergestellte Teile, wobei das Nachleitrad und der Diffusor oder die gesondert hergestellten Teile, die das Nachleitrad und den Diffusor bilden, über Verbindungsbereiche miteinander verbunden sind. Dabei weist das mindestens eine Nachleitrad eine radial innen liegende Leitradnabe und einen radial außen liegenden Gehäusering auf. Der Diffusor weist einen radial innen liegenden Diffusorring und einen radial außen liegenden Diffusorring auf. Dabei sind die radial innen liegende Leitradnabe und der radial innen liegende Diffusorring sowie der radial außen liegende Gehäusering und der radial außen liegende Diffusorring über Verbindungsbereiche miteinander verbunden. Die Baugruppe umfasst zwei in Strömungsrichtung in Tandemanordnung hintereinander angeordnete Nachleiträder. Dabei weist jedes Nachleitrad genau eine Schaufelreihe auf. Ferner ist vorgesehen, dass die beiden Nachleiträder gesondert hergestellt sind.Thereafter, the present invention provides an assembly with at least one guide wheel at the outlet of a compressor and a diffuser adjoining the guide wheel in the flow direction. The at least one guide wheel and the diffuser are manufactured separately, or the at least one guide wheel and the diffuser comprise separately manufactured parts, the guide wheel and the diffuser or the separately manufactured parts, which form the guide wheel and the diffuser, being connected to one another via connecting areas. The at least one idler wheel has a radially inner stator hub and a radially outer housing ring. The diffuser has a radially inner diffuser ring and a radially outer diffuser ring. The radially inner stator hub and the radially inner diffuser ring as well as the radially outer housing ring and the radially outer diffuser ring are connected to one another via connection areas. The assembly comprises two guide vanes arranged one behind the other in the flow direction in a tandem arrangement. Each guide wheel has exactly one row of blades. It is also provided that the two guide vanes are manufactured separately.

Zwischen Leitradnabe und Gehäusering sowie zwischen radial innen liegendem und radial außen liegendem Diffusorring ist jeweils der Strömungskanal ausgebildet. The flow channel is formed between the stator hub and the housing ring and between the radially inner and the radially outer diffuser ring.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht somit vor, das Nachleitrad eines Verdichters und einen sich daran anschließenden Diffusor nicht als integrales, einstückig ausgebildetes Teil auszubilden, sondern aus mehreren, unabhängig voneinander hergestellten Teilen zusammenzusetzen.The solution according to the invention thus provides that the guide vane of a compressor and an adjoining diffuser are not designed as an integral, one-piece part, but rather are composed of several parts which are produced independently of one another.

Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass mindestens ein Nachleitrad sowie der Diffusor jeweils eine unabhängig voneinander hergestellte, vorgefertigte Baugruppe bilden, die miteinander verbunden werden. Alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Nachleitrad und/oder der Diffusor aus mehreren gesondert hergestellten Teilen bestehen, die nicht vorab zu einer Unterbaugruppe zusammengesetzt werden, sondern die bei ihrer Zusammensetzung insgesamt das mindestens eine Nachleitrad und den Diffusor bilden. Die erfindungsgemäße Lösung umfasst zahlreiche Möglichkeiten einer gesonderten Herstellung einzelner Komponenten der Baugruppe und deren Verbindung zu Unterbaugruppen oder zu der Gesamtbaugruppe.It can be provided, for example, that at least one guide wheel and the diffuser each form an independently manufactured, prefabricated assembly which is connected to one another. Alternatively, it can be provided, for example, that the guide wheel and / or the diffuser consist of several separately manufactured parts which are not assembled beforehand to form a subassembly, but which together form the at least one guide wheel and the diffuser in their composition. The solution according to the invention comprises numerous possibilities for separate manufacture of individual components of the assembly and their connection to sub-assemblies or to the overall assembly.

Die erfindungsgemäße Lösung ist mit dem Vorteil einer höheren Fertigungsgenauigkeit in Bezug auf die Geometrie des mindestens einen Nachleitrads gekennzeichnet. Durch eine getrennte Fertigung eines Nachleitrads vom Diffusor kann eine höhere Güte des Nachleitrads beispielsweise in Bezug auf Oberfläche und Geometrie erreicht werden, mit dem Vorteil verringerter Nachleitradverluste und einer verbesserten Strömungsumlenkung.The solution according to the invention is characterized with the advantage of a higher manufacturing accuracy with regard to the geometry of the at least one guide wheel. By manufacturing a guide wheel separately from the diffuser, a higher quality of the guide wheel can be achieved, for example in terms of surface and geometry, with the advantage of reduced guide wheel losses and an improved flow deflection.

Diese Vorteile kommen vorliegend in besonderem Maße zur Geltung, weil die Baugruppe zwei in Strömungsrichtung in Tandemanordnung hintereinander angeordnete Nachleiträder umfasst. Dabei weist jedes Nachleitrad genau eine Schaufelreihe auf. Durch die höhere Fertigungsgenauigkeit in Bezug auf die Geometrie der Tandemanordnung kann erreicht werden, dass die Tandemgeometrie nahe am optimalen aerodynamischen Design liegt und eine verlustreduzierte Strömung des Nachleitrads in Tandemanordnung erfolgt.These advantages are particularly evident in the present case because the assembly comprises two guide vanes arranged one behind the other in the flow direction in a tandem arrangement. Each guide wheel has exactly one row of blades. Due to the higher manufacturing accuracy with regard to the geometry of the tandem arrangement, it can be achieved that the tandem geometry is close to the optimal aerodynamic design and that the flow of the guide wheel is reduced in a tandem arrangement.

Ein Nachleitrad wird auch als Ausgangsleitrad oder OGV („Outlet Guide Vane“) bezeichnet. Ein solches Nachleitrad wird üblicherweise durch die Statorstufe der letzten Verdichterstufe eines Verdichters bereitgestellt. Der Diffusor besitzt die Aufgabe, die Geschwindigkeit der aus dem Verdichter kommenden Luft zu reduzieren. Dabei wird die kinetische Energie der Strömung in eine statische Druckerhöhung gewandelt und die Luft möglichst gleichmäßig verteilt einer Brennkammer zugeführt.A guide vane is also known as an outlet guide vane or OGV (“Outlet Guide Vane”). Such a guide wheel is usually provided by the stator stage of the last compressor stage of a compressor. The purpose of the diffuser is to reduce the speed of the air coming from the compressor. The kinetic energy of the flow is converted into a static pressure increase and the air is fed to a combustion chamber as evenly as possible.

Eine weitere Ausgestaltung einer Baugruppe mit zwei Nachleiträdern in Tandemanordnung sieht vor, dass das axial vordere der Nachleiträder eine erste bauliche Einheit und das axial hintere der Nachleiträder zusammen mit dem Diffusor eine zweite bauliche Einheit bereitstellt, die über Verbindungsbereiche miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung ist somit nur eines der Nachleiträder unabhängig von dem Diffusor hergestellt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die zweite bauliche Einheit mit dem hinteren der Nachleiträder und dem Diffusor in kostengünstiger Weise aus einem Gussteil hergestellt ist, während das axial vordere der Nachleiträder mit hoher Fertigungsgenauigkeit ausgebildet ist.A further embodiment of an assembly with two guide vanes in tandem arrangement provides that the axially front of the guide vanes provides a first structural unit and the axially rear of the secondary guide wheels together with the diffuser provides a second structural unit, which are connected to one another via connecting areas. In this embodiment, only one of the guide vanes is thus produced independently of the diffuser. It can be provided that the second structural unit with the rear of the guide vanes and the diffuser is manufactured in a cost-effective manner from a cast part, while the axially front of the guide vanes is designed with high manufacturing accuracy.

Zur Bereitstellung einer hohen Fertigungsgenauigkeit eines oder mehrerer Nachleiträder der Baugruppe werden diese beispielsweise mittels Schmieden, Fräsen, Sintern, Erodieren, Schleifen oder elektrochemischem Abtragen (ECM) hergestellt.To provide high manufacturing accuracy of one or more guide vanes of the assembly, these are manufactured, for example, by means of forging, milling, sintering, eroding, grinding or electrochemical removal (ECM).

Die einzelnen, gesondert hergestellten Komponenten der Baugruppe sind beispielsweise durch eine Schraubverbindung, insbesondere eine Flanschverbindung, und/oder eine Schweißverbindung miteinander verbunden. Die Verbindung der Komponenten erfolgt dabei in Verbindungsbereichen, die beispielsweise durch die Schraub- oder Schweißverbindungen gebildet sind. Dabei können grundsätzlich beliebige ausreichend stabile Verbindungstechniken zum Einsatz kommen.The individual, separately manufactured components of the assembly are connected to one another, for example, by a screw connection, in particular a flange connection, and / or a welded connection. The components are connected in connection areas which are formed, for example, by the screw or welded connections. In principle, any sufficiently stable connection technology can be used.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaufeln der Schaufelreihe des mindestens einen Nachleitrads sowohl an der Leitradnabe als auch am Gehäusering eingespannt. Die Schaufeln sind somit zweifach eingespannt.According to one embodiment of the invention, the blades of the row of blades of the at least one guide vane are clamped both on the idler hub and on the housing ring. The blades are therefore clamped twice.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind die Schaufeln der Schaufelreihe des mindestens einen Nachleitrads einseitig am Gehäusering oder an der Leitradnabe eingespannt, so dass sie ein freies Ende besitzen. Bei dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die nicht mit der Schaufelreihe verbundene Komponente (also die Leitradnabe, wenn die Schaufelreihe am Gehäusering einseitig eingespannt ist, oder der Gehäusering, wenn die Schaufelreihe an der Leitradnabe einseitig eingespannt ist) als gesondert hergestelltes Teil ausgebildet ist, das mit dem angrenzenden Diffusorring verbunden ist.According to an alternative embodiment, the blades of the blade row of the at least one idler wheel are clamped on one side on the housing ring or on the guide wheel hub, so that they have a free end. In this embodiment, it can be provided that the component not connected to the row of blades (that is, the stator hub if the row of blades is clamped on one side on the housing ring, or the housing ring if the row of blades is clamped on one side of the stator wheel hub) is designed as a separately manufactured part, which is connected to the adjacent diffuser ring.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schaufeln der Schaufelreihen durch Einzelschaufeln einer Einzelschaufelreihe erzeugt worden sind, in die nachträglich ein Schlitz eingebracht worden ist. Ein solcher Schlitz kann beispielsweise durch Erodieren, Schleifen, Fräsen oder elektrochemisches Abtragen eingebracht werden.A further embodiment of the invention provides that the blades of the blade rows have been produced by individual blades of a single blade row into which a slot has subsequently been made. Such a slot can be introduced, for example, by eroding, grinding, milling or electrochemical removal.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen sein, dass zwei Nachleiträder in Tandemanordnung in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei die Schaufeln der Schaufelreihe des einen Nachleitrads einseitig am Gehäusering und die Schaufeln der Schaufelreihe des anderen Nachleitrads einseitig an der Leitradnabe eingespannt sind, so dass eine unterschiedliche Zuordnung der Schaufelreihen zu Gehäusering und Leitradnabe vorliegt. In a further embodiment it is provided that two guide vanes are arranged in tandem in the flow direction one behind the other, the blades of the row of vanes of one guide vanes being clamped on one side on the housing ring and the blades of the row of blades of the other guide vanes being clamped on one side on the guide wheel hub, so that a different assignment the rows of blades to the housing ring and stator hub are present.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Gehäusering mehrteilig ausgebildet ist, wobei die Schaufeln einer oder mehrerer Schaufelreihen an einem Teil-Gehäusering befestigt oder ausgebildet sind, und wobei der Teil-Gehäusering in eine ringförmige Aussparung in einem weiteren Teil-Gehäusering eingesetzt wird. Diese Ausgestaltung erleichtert es, eine oder mehrere Schaufelreihen zu fertigen, da durch ihre Verbindung lediglich mit einem Teil-Gehäusering eine kleinere und leichter zu bearbeitende Unterbaugruppe vorliegt.A further embodiment of the invention provides that the housing ring is constructed in several parts, the blades of one or more rows of blades being fastened or formed on a partial housing ring, and the partial housing ring being inserted into an annular recess in a further partial housing ring . This configuration makes it easier to manufacture one or more rows of blades, since their connection to only one partial housing ring results in a smaller and easier-to-machine subassembly.

Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass in den Diffusor Streben zur Aufnahme mechanischer Lasten integriert sind. Solche Streben werden auch als „Struts“ bezeichnet. Sie dienen allgemein der Aufnahme struktureller oder mechanischer Lasten und verbinden insbesondere die Innenwand und die Außenwand des Diffusors. Auf Streben kann jedoch verzichtet werden, wenn ein mit dem Diffusor verbundenes Nachleitrad eine ausreichende strukturelle Stärke aufweist, um die erforderlichen mechanischen Lasten aufzunehmen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Schaufeln der Schaufelreihe mindestens einen Nachleitrads zweiseitig eingespannt sind.A further embodiment variant of the invention provides that struts for receiving mechanical loads are integrated in the diffuser. Such struts are also known as "struts". They generally serve to absorb structural or mechanical loads and in particular connect the inner wall and the outer wall of the diffuser. However, struts can be dispensed with if a guide wheel connected to the diffuser has sufficient structural strength to take up the required mechanical loads. This is particularly the case when the blades of the row of blades have at least one guide wheel clamped on two sides.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei eine das Nachleitrad bildende Unterbaugruppe und eine den Diffusor bildende Unterbaugruppe entlang Verbindungsbereichen miteinander verbunden sind;
2 zwei Nachleiträder in Tandemanordnung zum einen in Schnittdarstellung und zum anderen in einer Darstellung als Strömungsgitter unter Darstellung des axialen und tangentialen Abstands zwischen den Schaufeln zweier in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Schaufelreihen;
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei die Baugruppe zwei gesondert hergestellte und miteinander verbundene Nachleiträder in Tandemanordnung umfasst;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei zwei Nachleiträder in Tandemanordnung vorgesehen und deren Schaufelreihen einseitig eingespannt sind;
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei zwei Nachleiträder in Tandemanordnung vorgesehen sind und das axial hintere der Nachleiträder zusammen mit dem Diffusor eine bauliche Einheit bildet;
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei die Baugruppe zwei Nachleiträder in Tandemanordnung umfasst, die jeweils gesondert hergestellt und miteinander verbunden sind, wobei die Schaufelreihen der Nachleiträder jeweils einseitig eingespannt sind;
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei zwei Nachleiträder in Tandemanordnung vorgesehen sind und eines der Nachleiträder einseitig an einem Gehäusering und das andere der Nachleiträder einseitig an einer Leitradnabe eingespannt ist;
8 ein Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei zwei Nachleiträder in Tandemanordnung vorgesehen sind, deren Schaufelreihen an einem Teil-Gehäusering angeordnet sind;
9 schematisch die Herstellung zweier Schaufelreihen durch Ausbildung eines Schlitzes in den Einzelschaufeln einer Einzelschaufelreihe;
10 ein Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor entsprechend der 1, wobei in den Diffusor zusätzlich Streben zur Aufnahme mechanischer Lasten integriert sind;
11 in vereinfachter Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Strahltriebwerks, in das eine erfindungsgemäße Baugruppe integriert ist; und
12 eine Baugruppe mit einem Nachleitrad und einem Verdichter gemäß dem Stand der Technik.

The invention is explained in more detail below with reference to the figures of the drawing using several exemplary embodiments. Show it:

1 a first embodiment of an assembly with at least one guide wheel and a diffuser, wherein a subassembly forming the guide wheel and a subassembly forming the diffuser are connected to one another along connecting regions;
2nd two guide vanes in tandem arrangement, on the one hand in a sectional view and on the other hand in a view as a flow grille, showing the axial and tangential distance between the blades of two rows of blades arranged one behind the other in the flow direction;
3rd a further embodiment of an assembly with at least one idler and a diffuser, the assembly comprising two separately manufactured and interconnected idlers in tandem;
4th a further embodiment of an assembly with at least one guide vane and a diffuser, two guide vanes being provided in tandem and the rows of blades of which are clamped on one side;
5 a further embodiment of an assembly with at least one guide wheel and a diffuser, two guide wheels being provided in tandem and the axially rear of the guide wheels together with the diffuser forming a structural unit;
6 a further embodiment of an assembly with at least one guide vane and a diffuser, the assembly comprising two guide vanes in tandem arrangement, which are each manufactured separately and connected to one another, the rows of blades of the guide vanes each being clamped on one side;
7 a further embodiment of an assembly with at least one guide vane and a diffuser, two guide vanes being provided in tandem and one of the guide vanes being clamped on one side on a housing ring and the other of the guide vanes being clamped on one side on a guide wheel hub;
8th an embodiment of an assembly with at least one guide vane and a diffuser, two guide vanes being provided in tandem, the rows of blades of which are arranged on a partial housing ring;
9 schematically the production of two rows of blades by forming a slot in the individual blades of a single blade row;
10th an embodiment of an assembly with at least one guide vane and a diffuser according to the 1 , with additional struts for absorbing mechanical loads integrated into the diffuser;
11 a simplified representation of an embodiment of a jet engine, in which an assembly according to the invention is integrated; and
12th an assembly with a Nachleitrad and a compressor according to the prior art.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand einer in ein Strahltriebwerk integrierten Baugruppe beschrieben. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung gelten jedoch in gleicher Weise für andere Axialturbomaschinen.The invention is described below by way of example using an assembly integrated in a jet engine. However, the principles of the present invention apply equally to other axial turbomachinery.

Die 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zweistrom-Strahltriebwerkes 1, das in an sich bekannter Weise eine Fanstufe 10 mit einem Fan als Niederdruckverdichter, einen Mitteldruckverdichter 20, einen Hochdruckverdichter 30, eine Brennkammer 40, eine Hochdruckturbine 50, eine Mitteldruckturbine 60 und eine Niederdruckturbine 70 aufweist. Der Mitteldruckverdichter 20 und der Hochdruckverdichter 30 weisen jeweils eine Mehrzahl von Verdichterstufen auf, die jeweils eine Rotorstufe und eine Statorstufe umfassen.The 11 shows an embodiment of a two-stream jet engine 1 , which is a fan level in a manner known per se 10th with a fan as a low pressure compressor, one Medium pressure compressor 20th , a high pressure compressor 30th , a combustion chamber 40 , a high pressure turbine 50 , a medium pressure turbine 60 and a low pressure turbine 70 having. The medium pressure compressor 20th and the high pressure compressor 30th each have a plurality of compressor stages, each comprising a rotor stage and a stator stage.

Die Fanstufe 10 weist ein Fangehäuse 15 auf, das innenseitig eine Ringraumfläche aufweist, die einen Sekundärstromkanal 4 des Strahltriebwerkes 1 radial außen begrenzt. Der Mitteldruckverdichter 20 und der Hochdruckverdichter 30 sind von einem Umfangsgehäuse 25 umgeben. Dieses weist innenseitig eine Ringraumfläche 26 auf, die den Strömungskanal 3 für den Primärstrom des Strahltriebwerkes radial außen begrenzt. Radial innen ist der Strömungskanal 3 durch entsprechende Kranzoberflächen der Rotoren und Statoren der jeweiligen Verdichterstufen bzw. durch die Nabe oder durch mit der Nabe verbundene Elemente der entsprechenden Antriebswelle gebildet. Der Strömungskanal 3 für den Primärstrom wird auch als Ringraum und die Fläche 26 als Ringraumfläche bezeichnet.The fan level 10th has a fan housing 15 on, which has an annular space inside, which has a secondary flow channel 4th of the jet engine 1 limited radially outside. The medium pressure compressor 20th and the high pressure compressor 30th are of a peripheral housing 25th surround. This has an annular space on the inside 26 on that the flow channel 3rd limited radially outside for the primary flow of the jet engine. The flow channel is radially inside 3rd formed by corresponding ring surfaces of the rotors and stators of the respective compressor stages or by the hub or by elements of the corresponding drive shaft connected to the hub. The flow channel 3rd for the primary current is also called the annulus and the area 26 referred to as the annulus area.

Die beschriebenen Komponenten besitzen eine gemeinsame Symmetrieachse 2, die die Mittelachse für die Statorstufen und die Gehäuse sowie die Rotationsachse für die Rotorstufen des Strahltriebwerks darstellt.The components described have a common axis of symmetry 2nd , which represents the central axis for the stator stages and the housing and the axis of rotation for the rotor stages of the jet engine.

Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist der Übergangsbereich zwischen dem Hochdruckverdichter 30 und der Brennkammer 40 von besonderer Bedeutung, in dem ein Nachleitrad und ein Diffusor ausgebildet sind. Bevor die Erfindung anhand der 1 bis 10 im Einzelnen erläutert wird, wird zum besseren Verständnis der Erfindung unter Bezugnahme auf die 12 kurz auf den Stand der Technik eingegangen.In the context of the present invention is the transition area between the high pressure compressor 30th and the combustion chamber 40 of particular importance in which a guide wheel and a diffuser are formed. Before the invention based on the 1 to 10th is explained in detail for a better understanding of the invention with reference to the 12th briefly discussed the state of the art.

Die 12 zeigt eine Baugruppe, die ein Nachleitrad 5 und einen Diffusor 6 umfasst, wobei der Diffusor mit Streben 7, die der Aufnahme mechanischer Lasten dienen, ausgebildet ist. Das Nachleitrad 5 und der Diffusor 6 bilden ein integrales Bauteil, das beispielsweise als kostengünstiges Gussteil ausgebildet ist. Das integrale Bauteil ist strukturell mit einem inneren Brennkammergehäuse 41 der Brennkammer der Axialturbomaschine verbunden. Dementsprechend ist das das Nachleitrad 5 und den Diffusor 6 umfassende Bauteil physisch von einem stromauf liegenden Axialverdichter getrennt, von dem in der 12 ein Verdichtergehäuse 31 sowie die letzte Rotorstufe 32 mit einem Rotor 321, einer Rotornabe 322 und einer Rotorscheibe 323 dargestellt ist.The 12th shows an assembly that a Nachleitrad 5 and a diffuser 6 includes, the diffuser with struts 7 designed to absorb mechanical loads. The guide wheel 5 and the diffuser 6 form an integral component that is designed, for example, as an inexpensive casting. The integral component is structural with an internal combustion chamber housing 41 the combustion chamber of the axial turbomachine. Accordingly, this is the guide pulley 5 and the diffuser 6 comprehensive component physically separated from an upstream axial compressor from which in the 12th a compressor housing 31 as well as the last rotor stage 32 with a rotor 321 , a rotor hub 322 and a rotor disc 323 is shown.

Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die 1 zeigt eine Baugruppe mit zwei in Tandemanordnung ausgebildeten Nachleiträdern 5a, 5b sowie einem Diffusor 6. Das in Strömungsrichtung axial vordere Nachleitrad 5a umfasst einen radial außen liegenden Gehäusering 51 und eine radial innen liegende Leitradnabe 52. Zwischen diesen ist eine Schaufelreihe mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten Leitradschaufeln 53a angeordnet.The 1 shows a first embodiment of the present invention. The 1 shows an assembly with two guide vanes formed in tandem 5a , 5b and a diffuser 6 . The guide pulley axially in the direction of flow 5a includes a radially outer housing ring 51 and a radially inner stator hub 52 . Between these is a row of blades with a plurality of stator blades arranged spaced apart in the circumferential direction 53a arranged.

In entsprechender Weise umfasst das in Strömungsrichtung stromab des ersten Nachleitrads 5a angeordnete Nachleitrad 5b einen radial außen liegenden Gehäusering 51, eine radial innen liegende Leitradnabe 52 und eine Schaufelreihe mit Leitradschaufeln 53b. Im dargestellten Ausführungsbeispiel, jedoch nicht notwendigerweise, ist ein gemeinsamer Gehäusering 51 und eine gemeinsame Leitradnabe 52 der beiden Nachleiträder 5a, 5b vorgesehen. Ob ein oder mehrere Nachleiträder vorhanden sind, bestimmt sich in der Terminologie der vorliegenden Beschreibung anhand der Anzahl von Schaufelreihen.Correspondingly, this includes downstream of the first guide wheel in the direction of flow 5a arranged guide wheel 5b a radially outer housing ring 51 , a radially inner stator hub 52 and a row of blades with stator blades 53b . In the illustrated embodiment, but not necessarily, there is a common housing ring 51 and a common idler hub 52 of the two guide wheels 5a , 5b intended. The terminology of the present description determines whether one or more guide vanes are present on the basis of the number of rows of blades.

Die Schaufeln 53a, 53b der beiden Schaufelreihen sind jeweils an beiden Enden eingespannt, d.h. zum einen mit dem Gehäusering 51 und zum anderen mit der Leitradnabe 52 verbunden. Die einzelnen Schaufeln können dabei in konventioneller Weise ausgeführt sein. Die durch die beiden Nachleiträder 5a, 5b gebildete Unterbaugruppe wird vor ihrer Verbindung mit dem Diffusor 6 separat hergestellt. Dabei kann sowohl vorgesehen sein, dass sie einstückig ausgebildet ist, als auch, dass sie aus mehreren Bauelementen besteht, die miteinander verbunden sind.The shovels 53a , 53b The two rows of blades are clamped at both ends, ie on the one hand with the housing ring 51 and on the other hand with the stator hub 52 connected. The individual blades can be designed in a conventional manner. The two guide vanes 5a , 5b Subassembly is formed before connecting to the diffuser 6 made separately. It can be provided that it is formed in one piece, as well as that it consists of several components that are connected to one another.

Der Diffusor 6 umfasst einen äußeren Diffusorring 61 und einen inneren Diffusorring 62, die in Strömungsrichtung divergieren. Der innere Diffusorring 62 und der äußere Diffusorring 61 können getrennt voneinander gefertigt sein.The diffuser 6 includes an outer diffuser ring 61 and an inner diffuser ring 62 that diverge in the direction of flow. The inner diffuser ring 62 and the outer diffuser ring 61 can be made separately.

Eine axiale Strömung verläuft in der Baugruppe zwischen dem Gehäusering 51 und der Leitradnabe 52 sowie zwischen dem inneren Diffusorring 62 und dem äußeren Diffusorring 61. Der Gehäusering 51 und der äußere Diffusorring 61 bilden dabei zusammen einen Außenring des den Strömungskanal begrenzenden Ringraums und die Leitradnabe 52 und der innere Diffusorring 62 bilden zusammen einen Innenring des den Strömungskanal begrenzenden Ringraums. Das Nachleitrad dient dazu, den Drall aus der Strömung zu nehmen und diese axial auszurichten. Im Diffusor 6 wird die kinetische Energie der Strömung in eine statische Druckerhöhung umgewandelt und die Strömung anschließend dem Brennraum zugeführt.An axial flow runs in the assembly between the housing ring 51 and the stator hub 52 as well as between the inner diffuser ring 62 and the outer diffuser ring 61 . The housing ring 51 and the outer diffuser ring 61 together form an outer ring of the annular space delimiting the flow channel and the stator hub 52 and the inner diffuser ring 62 together form an inner ring of the annular space delimiting the flow channel. The guide wheel serves to take the swirl out of the flow and to align it axially. In the diffuser 6 the kinetic energy of the flow is converted into a static pressure increase and the flow is then fed to the combustion chamber.

Zur Verbindung der Nachleiträder 5a, 5b, die eine strukturelle Einheit bilden, mit dem Diffusor 6 sind zwei Flanschverbindungen 81, 82 vorgesehen. Durch die Flanschverbindungen 81, 82 werden der Gehäusering 51 mit dem radial außen liegenden Diffusorring 61 und die Leitradnabe 52 mit dem radial innen liegenden Diffusorring 62 verbunden. Die Flanschverbindungen 81, 82 können jeweils umlaufend oder alternativ entlang bestimmter Verbindungsbereiche ausgebildet sein. Dabei wird darauf hingewiesen, dass eine mechanische Verbindung zwischen den dargestellten Komponenten alternativ auch in anderer Weise, beispielsweise durch Schweißen und Bereitstellen einer entsprechenden Schweißnaht als Verbindungsbereich erfolgen kann. For connecting the guide vanes 5a , 5b that form a structural unit with the diffuser 6 are two flange connections 81 , 82 intended. Through the flange connections 81 , 82 become the case ring 51 with the radially outer diffuser ring 61 and the stator hub 52 with the radially inner diffuser ring 62 connected. The flange connections 81 , 82 can each be circumferential or alternatively formed along certain connection areas. It is pointed out here that a mechanical connection between the components shown can alternatively also take place in a different way, for example by welding and providing a corresponding weld seam as the connection area.

Die 2 zeigt in Schnittdarstellung und in der Darstellung als Strömungsgitter zwei Nachleiträder in Tandemanordnung unter Darstellung des axialen und tangentialen Abstands zwischen zwei Schaufeln 53a, 53b der jeweiligen Schaufelreihen. Dabei spielt der axiale und tangentiale Abstand zwischen zwei Schaufel 53a, 53b eine wichtige Rolle für das Verlustniveau der Schaufelpassage.The 2nd shows in sectional view and in the representation as a flow grille two guide vanes in tandem arrangement, showing the axial and tangential distance between two blades 53a , 53b of the respective rows of blades. The axial and tangential distance between two blades plays 53a , 53b play an important role in the loss level of the blade passage.

Gemäß der 2 liegt ein axialer Abstand Δx/c_ax von etwa 1 % und ein tangentialer Abstand ΔΦ/s von etwa 10 % vor, wobei

- Δx der axiale Abstand (d.h. der Abstand in Strömungsrichtung) zwischen der Hinterkante einer Schaufel 53a der vorderen Schaufelreihe und der Vorderkante einer angrenzenden Schaufel 53b der in Strömungsrichtung dahinter angeordneten Schaufelreihe ist,
- c_ax der axiale Abstand zwischen der Vorderkante der Schaufel 53a der vorderen Schaufelreihe und der Hinterkante der Schaufel 53b der darauffolgenden Schaufelreihe ist,
- s der der Abstand in Umfangsrichtung (auch als tangentiale Richtung bezeichnet) zwischen den Vorderkanten zweier Schaufeln 53a der vorderen Schaufelreihe und
- ΔΦ der Abstand in Umfangsrichtung zwischen der Hinterkante einer Schaufel 53a der vorderen Schaufelreihe und der Vorderkante einer Schaufel 53b der in Strömungsrichtung dahinter angeordneten Schaufelreihe ist.

According to the 2nd there is an axial distance Δx / c _ax of approximately 1% and a tangential distance ΔΦ / s of approximately 10%, whereby

- Δx the axial distance (ie the distance in the direction of flow) between the trailing edge of a blade 53a the front row of blades and the leading edge of an adjacent blade 53b the row of blades arranged behind it in the direction of flow,
- c _{ax is} the axial distance between the front edge of the blade 53a the front row of blades and the rear edge of the blade 53b the subsequent row of blades is
- s the the distance in the circumferential direction (also referred to as the tangential direction) between the leading edges of two blades 53a the front row of blades and
- ΔΦ the distance in the circumferential direction between the rear edge of a blade 53a the front row of blades and the front edge of a blade 53b the row of blades arranged behind it in the direction of flow.

Diese Abstände sind entlang des gesamten Umfangs der Schaufelreihen konstant. Die idealen Werte für Δx/c_ax und ΔΦ/s eines idealen axialen und tangentialen Abstands können für eine konkrete Tandemanordnung zweier Nachleiträder berechnet werden. Ihre möglichst exakte Einstellung ermöglicht es, Strömungsverluste zu minimieren. Durch die Trennung der aus Nachleitrad 5a, 5b und Diffusor 6 bestehenden Baugruppe in mindestens zwei gesondert hergestellte Unterbaugruppen kann die Herstellung der Nachleitradschaufeln 53a, 53b fertigungstechnisch mit der gewünschten hohen Präzision und Güte erfolgen.These distances are constant along the entire circumference of the rows of blades. The ideal values for Δx / c _ax and ΔΦ / s of an ideal axial and tangential distance can be calculated for a specific tandem arrangement of two guide vanes. Setting them as precisely as possible enables flow losses to be minimized. By separating the guide vanes 5a , 5b and diffuser 6 existing assembly in at least two separately manufactured subassemblies can manufacture the guide vanes 53a , 53b production engineering with the desired high precision and quality.

Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Baugruppe, bei dem im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 1 auch der Gehäusering 51a, 51b und die Leitradnabe 52a, 52b bei jedem der beiden Nachleiträder 5a, 5b gesondert ausgebildet ist. Dementsprechend sind die Gehäuseringe 51a, 51b und die Leitradnaben 52a, 52b jeweils über eine Flanschverbindung 83, 84 miteinander verbunden. Statt einer Flanschverbindung kann auch ein in anderer Weise bereitgestellte Verbindung, beispielsweise eine Schweißverbindung bereitgestellt werden.The 3rd shows an embodiment of an assembly in which compared to the embodiment of the 1 also the case ring 51a , 51b and the stator hub 52a , 52b with each of the two guide vanes 5a , 5b is formed separately. Accordingly, the housing rings 51a , 51b and the stator hubs 52a , 52b each via a flange connection 83 , 84 connected with each other. Instead of a flange connection, a connection provided in another way, for example a welded connection, can also be provided.

Die Ausführungsvariante der 3 ist mit dem Vorteil verbunden, dass die Schaufelreihen 53a, 53b der beiden Nachleiträder 5a, 5b einzeln gefertigt und beim Zusammenbau mit hoher Präzision positioniert werden können. Durch die bessere Zugänglichkeit der einzeln gefertigten Schaufelreihen 53a, 53b und damit verbundene verbesserte Fertigungsmöglichkeiten kann eine noch höhere Präzision im Aufbau der Tandemanordnung mit den Nachleiträdern 5a, 5b erreicht werden.The variant of the 3rd is associated with the advantage that the rows of blades 53a , 53b of the two guide wheels 5a , 5b individually manufactured and positioned with high precision during assembly. Due to the better accessibility of the individually manufactured rows of blades 53a , 53b and the associated improved manufacturing possibilities can result in an even higher precision in the construction of the tandem arrangement with the guide vanes 5a , 5b can be achieved.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele der 4 bis 8 weisen die Gemeinsamkeit auf, dass die Fertigung der Leitradschaufeln 53a, 53b und die Fertigung zumindest derjenigen Annulusteile, an denen die Schaufeln nicht eingespannt sind, getrennt voneinander erfolgt und die entsprechenden Bauteile dann durch geeignete Verbindungsbereiche miteinander verbunden werden. Als Annulusteile werden dabei diejenigen Teile bezeichnet, die den Ringraum des Strömungskanals bilden, d. h. die Leitradnabe 52, der innere Diffusorring 62, der Gehäusering 51 und der äußere Diffusorring 61. Durch die getrennte Herstellung als Einzelteile und anschließendem Zusammenbau kann eine höhere Genauigkeit der Tandemgeometrie erreicht werden. Es wird ermöglicht, eine aerodynamisch optimale Positionierung der zwei Leitradschaufeln 5a, 5b in Tandemanordnung umzusetzen.The following embodiments of the 4th to 8th have in common that the manufacture of the stator blades 53a , 53b and the manufacture of at least those annulus parts on which the blades are not clamped is carried out separately from one another and the corresponding components are then connected to one another by suitable connecting areas. Those parts which form the annulus of the flow channel, ie the stator hub, are referred to as annulus parts 52 , the inner diffuser ring 62 , the case ring 51 and the outer diffuser ring 61 . Due to the separate production as individual parts and subsequent assembly, a higher accuracy of the tandem geometry can be achieved. An aerodynamically optimal positioning of the two stator blades is made possible 5a , 5b to implement in tandem arrangement.

Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das sich vom Ausführungsbeispiel der 1 dadurch unterscheidet, dass die Schaufelreihen mit den Leitradschaufeln 53a, 53b einseitig am Gehäusering 51 eingespannt sind. Dementsprechend verläuft zwischen den Schaufelenden und der Leitradnabe 52 ein Nabenspalt 54. Dabei sind zum einen der Gehäusering 51 und die Schaufelreihen 53a, 53b und zum anderen die Leitradnabe 52 als gesonderte Teile hergestellt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Schaufeln 53a, 53b gesondert gefertigt und anschließend mit dem Gehäusering 51 verbunden werden. Alternativ werden die Schaufeln 53a, 53b und der Gehäusering 51 gemeinsam hergestellt, wobei eine solche gemeinsame Herstellung als einstückiges Bauteil erfolgen kann, aber nicht muss. Eine Ausführungsvariante hierzu wird weiter unten anhand der 9 erläutert werden.The 4th shows an embodiment that is different from the embodiment of 1 differs in that the blade rows with the stator blades 53a , 53b on one side on the housing ring 51 are clamped. Accordingly, runs between the blade ends and the stator hub 52 a hub gap 54 . On the one hand, there is the housing ring 51 and the rows of blades 53a , 53b and the stator hub 52 manufactured as separate parts. It can be provided that the blades 53a , 53b Made separately and then with the housing ring 51 get connected. Alternatively, the blades 53a , 53b and the case ring 51 jointly produced, such joint production can, but does not have to, be carried out as a one-piece component. A variant of this is described below with the aid of the 9 are explained.

Durch den Wegfall der Verbindung der Leitradschaufeln 53a, 53b mit der Leitradnabe 52 ist es erforderlich, eine mechanische Verbindung zwischen dem radial inneren Teil der Baugruppe, der durch die Leitradnabe 52 und den inneren Diffusorring 62 gebildet ist, und dem radial äußeren Teil der Baugruppe, der durch den Gehäusering 51 und den radial äußeren Diffusorring 61 gebildet ist, bereitzustellen. Dies erfolgt über Streben 7, die in den Diffusor 6 integriert sind. Solche Streben 7 dienen der Aufnahme mechanischer Kräfte. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bereitstellung von Streben 7 auch bei einer Ausgestaltung mit beidseitig eingespannten Schaufeln entsprechend der 1 vorgesehen sein kann. By eliminating the connection of the stator blades 53a , 53b with the stator hub 52 it is necessary to establish a mechanical connection between the radially inner part of the assembly through the stator hub 52 and the inner diffuser ring 62 is formed, and the radially outer part of the assembly by the housing ring 51 and the radially outer diffuser ring 61 is formed to provide. This is done through striving 7 that are in the diffuser 6 are integrated. Such striving 7 serve to absorb mechanical forces. It should be noted that the provision of struts 7 also in an embodiment with blades clamped on both sides corresponding to the 1 can be provided.

Die Verbindung des Gehäuserings 51 mit dem radial äußeren Diffusorring 61 erfolgt über eine Flanschverbindung 81 und die Verbindung der Leitradnabe 52 mit dem radial inneren Diffusorring 62 über eine Flanschverbindung 82. Wiederum gilt, dass die Verbindung der genannten Bauteile über eine Flanschverbindung nur beispielhaft zu verstehen ist und die Verbindung auch in anderer Weise bereitgestellt werden kann.The connection of the housing ring 51 with the radially outer diffuser ring 61 takes place via a flange connection 81 and the connection of the stator hub 52 with the radially inner diffuser ring 62 via a flange connection 82 . Again, the connection of the components mentioned via a flange connection is to be understood only as an example and the connection can also be provided in a different way.

Leitradschaufeln, die wie in der 4 nur einseitig eingespannt sind, unter Ausbildung eines freien Endes, werden auch als „cantilevered“ bezeichnet und Leitradschaufeln, die entsprechend den 1 und 3 beidseitig eingespannt sind, auch als „banded“.Stator vanes like in the 4th only clamped on one side, with formation of a free end, are also referred to as "cantilevered" and stator blades, which correspond to the 1 and 3rd are clamped on both sides, also as "banded".

Die 5 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der das in Strömungsrichtung hintere Leitrad 5b eine gemeinsame Unterbaugruppe mit dem Diffusor 6 bildet. Die Leitradschaufeln 53b des hinteren Nachleitrads 5b werden dabei mit dem äußeren Diffusorring 61 verbunden, der in seinem vorderen Bereich gleichzeitig den Gehäusering des hinteren Nachleitrads 5b darstellt. Ebenso bildet der innere Gehäusering 61 in seinem an die Leitradschaufeln 53b angrenzenden Bereich die Leitradnabe des Nachleitrads 5b aus.The 5 shows an embodiment in which the stator in the flow direction 5b a common subassembly with the diffuser 6 forms. The stator blades 53b of the rear guide wheel 5b be with the outer diffuser ring 61 connected, the housing ring of the rear guide pulley at the same time in its front area 5b represents. The inner housing ring also forms 61 in his at the stator blades 53b adjacent area, the idler hub of the idler 5b out.

Der Diffusor 6 umfasst des Weiteren Streben 7, die die mechanischen Lasten zwischen den Gehäuseteilen übernehmen.The diffuser 6 also includes striving 7 that take over the mechanical loads between the housing parts.

Die vordere Leitradschaufel 5a umfasst einen Gehäusering 51a, in den einseitig die Leitradschaufeln 53a eingespannt sind, und eine Leitradnabe 52a. Zwischen den Enden der Leitradschaufeln 53a und der Leitradnabe 52a befindet sich ein Nabenspalt 54. Ein solcher ist auch zwischen den Enden der Leitradschaufeln 53b des axial hinteren Nachleitrads 5b und dem inneren Diffusorring 62 ausgebildet.The front stator blade 5a includes a housing ring 51a , in the stator blades on one side 53a are clamped, and a stator hub 52a . Between the ends of the stator blades 53a and the stator hub 52a there is a hub gap 54 . Such is also between the ends of the stator blades 53b of the axially rear guide wheel 5b and the inner diffuser ring 62 educated.

Die Verbindung zwischen dem Gehäusering 51a und dem äußeren Diffusorring 61 erfolgt über eine Flanschverbindung 85 und die Verbindung zwischen der Leitradnabe 52 und dem inneren Diffusorring 62 über eine Flanschverbindung 86. Es gilt wiederum, dass die Verbindung auch in anderer Weise bereitgestellt werden kann.The connection between the housing ring 51a and the outer diffuser ring 61 takes place via a flange connection 85 and the connection between the stator hub 52 and the inner diffuser ring 62 via a flange connection 86 . Again, the connection can be provided in a different way.

Die 6 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der auch das zweite Nachleitrad 5b durch gesonderte Bauteile hergestellt ist, wobei das zweite Nachleitrad 5b einen gesondert ausgebildeten Gehäusering 51b, in den einseitig die Leitradschaufeln 53b eingespannt sind, und eine Leitradnabe 52b aufweist, die über Verbindungsbereiche 81, 83 bzw. 82, 84 mit den angrenzenden Bauteilen 61, 51a bzw. 62, 52a verbunden sind. Die dargestellte Ausgestaltung entspricht somit bis auf dem Umstand der Ausgestaltung der 3, das in der Ausgestaltung der 6 die Leitradschaufeln 53a, 53b einseitig eingespannt sind und zusätzlich Streben 7 zur Übernahme mechanischer Lasten im Diffusor 6 ausgebildet sind.The 6 shows a variant in which also the second guide wheel 5b is made by separate components, the second guide pulley 5b a specially designed housing ring 51b , in the stator blades on one side 53b are clamped, and a stator hub 52b which has connection areas 81 , 83 respectively. 82 , 84 with the adjacent components 61 , 51a respectively. 62 , 52a are connected. The configuration shown thus corresponds to the configuration of the 3rd that in the design of the 6 the stator blades 53a , 53b are clamped on one side and additional struts 7 to take over mechanical loads in the diffuser 6 are trained.

Beim Ausführungsbeispiel der 6 wird der äußere Annulusring und der innere Annulusring, die den Ringraum des Strömungskanals begrenzen, durch die Bauteile 51a, 51b, 61 und 52a, 52b, 62 gebildet.In the embodiment of the 6 the outer annulus ring and the inner annulus ring, which delimit the annulus of the flow channel, through the components 51a , 51b , 61 and 52a , 52b , 62 educated.

Eine weitere Ausführungsvariante zeigt die 7, bei der die Leitradschaufeln 53a des vorderen Nachleitrads 5a mit dem Gehäusering 51 und die Leitradschaufeln 53b des hinteren Nachleitrads 5b mit der Leitradnabe 52 verbunden sind, wobei jeweils eine einseitige Einspannung unter Ausbildung von Nabenspalten 54, 55 vorgesehen ist. Der Gehäusering 51 und der äußere Diffusorring 61 sind über einen Verbindungsbereich 81 und die Leitradnabe 52 und der innere Diffusorring 62 über einen Verbindungsbereich 82 miteinander verbunden. Im Übrigen entspricht die Anordnung der 7 der Anordnung der 4.Another embodiment shows the 7 , where the stator blades 53a of the front guide wheel 5a with the housing ring 51 and the stator blades 53b of the rear guide wheel 5b with the stator hub 52 are connected, wherein one-sided clamping with the formation of hub gaps 54 , 55 is provided. The housing ring 51 and the outer diffuser ring 61 are over a connection area 81 and the stator hub 52 and the inner diffuser ring 62 over a connection area 82 connected with each other. For the rest, the arrangement corresponds to 7 the arrangement of the 4th .

Natürlich kann die abwechselnde Anordnung der Schaufeln an Gehäusering und Leitradnabe auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen, für welchen Fall die Schaufeln 53a des vorderen Nachleitrads 5a an der Leitradnabe 52 und die Schaufeln 53b des hinteren Nachleitrads 5b am Gehäusering 51 einseitig eingespannt sind.Of course, the alternating arrangement of the blades on the housing ring and stator hub can also take place in the reverse order, for which case the blades 53a of the front guide wheel 5a on the stator hub 52 and the shovels 53b of the rear guide wheel 5b on the housing ring 51 are clamped on one side.

Die 8 zeigt eine Ausführungsvariante einer Baugruppe, bei der die Leitradschaufeln 53a, 53b der beiden Nachleiträder 5a, 5b an einem Ringeinsatz 51' ausgebildet sind, der einen Schaufelträger bildet. Dieser Ringeinsatz 51' bildet einen Teil eines mehrteiligen Gehäuserings aus. Der andere Teil des Gehäuserings wird durch die an den Spalt, in den der Ringeinsatz 51' eingesetzt wird, angrenzenden Komponenten gebildet. Die Leitradschaufeln 53a, 53b sind in einseitiger Einspannung in Tandemanordnung an dem Ringeinsatz 51' ausgebildet oder befestigt. Der Ringeinsatz 51' ist mittels Schweißverbindungen 87, 88 mit den angrenzenden Gehäuse- bzw. Diffusorbereichen verbunden.The 8th shows an embodiment of an assembly in which the stator blades 53a , 53b of the two guide wheels 5a , 5b on a ring insert 51 ' are formed, which forms a blade carrier. This ring insert 51 ' forms part of a multi-part housing ring. The other part of the housing ring is connected to the gap in which the ring insert 51 ' is used, adjacent components are formed. The stator blades 53a , 53b are in one-sided clamping in tandem on the ring insert 51 ' trained or attached. The ring insert 51 ' is by means of welded connections 87 , 88 connected to the adjacent housing or diffuser areas.

Die Verwendung eines Ringeinsatzes 51', an dem die Leitradschaufeln mindestens eines Nachleitrads ausgebildet sind, ermöglicht die Bereitstellung einer kleineren und besser zugänglichen Komponente, die gesondert hergestellt werden kann.The use of a ring insert 51 ' , on which the stator vanes are formed at least one idler, enables the provision of a smaller and more accessible component that can be manufactured separately.

Ein mögliches Herstellungsverfahren einer Bauform mit Gehäusering 51 und daran einseitig eingespannten Leitradschaufeln 53a, 53b ist in der 9 dargestellt. Danach wird zunächst eine Einzelschaufel mit dem Gehäusering 51 verbunden oder einstückig mit diesem hergestellt und wird anschließend ein Schlitz 9 in die Einzelschaufel eingebracht, wobei die Leitradschaufeln 53a, 53b entstehen. Der Schlitz wird beispielsweise durch Erodieren, Schleifen, Fräsen oder elektrochemisches Abtragen (ECM) hergestellt.A possible manufacturing process of a design with a housing ring 51 and stator vanes clamped on one side 53a , 53b is in the 9 shown. After that, first a single blade with the housing ring 51 connected or made in one piece with this and then becomes a slot 9 introduced into the individual blade, the stator blades 53a , 53b arise. The slot is produced, for example, by eroding, grinding, milling or electrochemical removal (ECM).

Die in Bezug auf die 4 bis 6 beschriebenen Ausführungsvarianten mit jeweils einseitiger Einspannung der Leitradschaufeln 53a, 53b können alternativ auch mit einer beidseitigen Einspannung der Leitradschaufeln 53a, 53b realisiert werden. Dies ist beispielhaft in der 10 dargestellt, die ein Ausführungsbeispiel entsprechend der 4 zeigt, wobei jedoch die Leitradschaufeln 53a, 53b sowohl am Gehäusering 51 als auch an der Leitradnabe 52 eingespannt sind. Dabei ist eine einheitliche Struktur des Gehäuserings 51 und der Leitradnabe 52 für beide Nachleiträder 5a, 5b vorgesehen.The in relation to the 4th to 6 described design variants, each with one-sided clamping of the stator blades 53a , 53b can alternatively be clamped on both sides of the stator blades 53a , 53b will be realized. This is exemplary in the 10th shown an embodiment according to the 4th shows, however, the stator blades 53a , 53b both on the housing ring 51 as well as on the stator hub 52 are clamped. There is a uniform structure of the housing ring 51 and the stator hub 52 for both guide vanes 5a , 5b intended.

Die Verbindung des Gehäuserings 51 mit dem äußeren Diffusorring 61 erfolgt über eine Flanschverbindung 81 und die Verbindung der Leitradnabe 52 mit dem inneren Diffusorring 62 über eine Flanschverbindung 82, wobei statt einer Flanschverbindung auch andere Verbindungsarten vorgesehen sein können.The connection of the housing ring 51 with the outer diffuser ring 61 takes place via a flange connection 81 and the connection of the stator hub 52 with the inner diffuser ring 62 via a flange connection 82 , where other types of connection can be provided instead of a flange connection.

In sämtlichen Ausführungsbeispielen der 1 bis 10 kann vorgesehen sein, dass der Diffusor 6 entsprechend der 12 mit der Brennkammer des Strahltriebwerks, beispielsweise mit einem inneren Brennkammergehäuse verbunden ist. Grundsätzlich ist es jedoch ebenfalls denkbar, dass die in den 1 bis 10 dargestellte Baugruppe statt mit der Brennkammer mit dem Verdichter strukturell verbunden ist, an dessen Ausgang das oder die Nachleiträder der erfindungsgemäßen Baugruppe angeordnet sind.In all embodiments of the 1 to 10th can be provided that the diffuser 6 according to the 12th is connected to the combustion chamber of the jet engine, for example to an inner combustion chamber housing. In principle, however, it is also conceivable that the in the 1 to 10th The assembly shown is structurally connected to the compressor instead of the combustion chamber, at the exit of which the guide vanes or the guide vanes of the assembly according to the invention are arranged.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausgestaltung nicht auf die vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiele, die lediglich beispielhaft zu verstehen sind. So sind die Art der Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten der Baugruppe sowie deren Formen und Abmessungen lediglich beispielhaft zu verstehen. Auch stellt die Verwendung zweier Nachleiträder in Tandemanordnung lediglich ein Ausführungsbeispiel dar und ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt.The design of the invention is not limited to the exemplary embodiments described above, which are to be understood only as examples. The type of connection between the individual components of the assembly and their shapes and dimensions are only to be understood as examples. The use of two guide vanes in a tandem arrangement also represents only one exemplary embodiment and the invention is not restricted to this.

Claims

Assembly of an axial turbomachine which has at least one guide wheel (5a, 5b) of a compressor and a diffuser (6) adjoining the guide wheel (5a, 5b) in the flow direction, at least one guide wheel (5a, 5b) and the diffuser (6) are manufactured separately or comprise separately manufactured parts, wherein the guide wheel (5a, 5b) and the diffuser (6) or the separately manufactured parts which form them are connected to one another via connecting areas (81-88), characterized in that the at least a guide wheel (5a, 5b) a radially inner stator hub (52, 52a, 52b) and a radially outer housing ring (51, 51a, 51b) and the diffuser (6) a radially inner diffuser ring (62) and a radially outer one lying diffuser ring (61), the radially inner stator hub (52, 52a, 52b) and the radially inner diffuser ring (62) as well as the radially outer housing ring (51, 51a, 51b) and the radi al outer diffuser ring (61) are connected to one another via connecting areas (81, 82, 85, 86), two guide vanes (5a, 5b) arranged in tandem in the flow direction one behind the other, each guide van (5a, 5b) exactly one row of blades ( 53a, 53b) and the two guide wheels (5a, 5b) are manufactured separately.

Assembly after Claim 1 , characterized in that the connection areas (81-88) are each formed by a screw connection, a flange connection and / or a welded connection.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the blades (53a, 53b) of the row of blades of at least one guide vane (5a, 5b) both on the housing ring (51, 51a, 51b) and on the idler hub (52, 52a, 52b) are clamped.

Assembly according to one of the Claims 1 or 2nd , characterized in that the blades (53a, 53b) of the blade row of at least one secondary guide wheel (5a, 5b) are clamped on one side on the housing ring (51, 51a, 51b) or on the guide wheel hub (52, 52a, 52b) and have a free end .

Assembly after Claim 4 , characterized in that the blades (53a, 53b) of the blade rows have been produced by individual blades of a single blade row into which a slot (9) has subsequently been introduced.

Assembly after Claim 1 or 2nd , characterized in that the blades (53a) of the row of blades of the one guide wheel (5a) on one side on the housing ring (51, 51a, 51b) and the blades (53b) of the row of blades of the other guide wheel (5b) on one side of the guide wheel hub (52, 52a , 52b) are clamped.

Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ring (51, 51 ') is constructed in several parts, the blades (53a, 53b) of one or more rows of blades being fastened or formed on a partial housing ring (51') which is inserted into an annular recess in a further partial housing ring.

Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the radially inner and the radially outer diffuser ring (61, 62) are designed as separately manufactured parts, the radially inner diffuser ring (62) with the stator hub (52, 52b) and the radial outer diffuser ring (61) is connected to the housing ring (51, 51b).

Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that struts (7) for receiving mechanical loads are integrated in the diffuser (6).

Assembly according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the diffuser (6) is designed without struts to accommodate mechanical loads, the at least one guide wheel (5a, 5b) being designed to take on both aerodynamic loads and mechanical loads.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the diffuser (6) is attached to a combustion chamber of the axial turbomachine.