DE102019217394A1

DE102019217394A1 - GUIDE VANE ARRANGEMENT FOR A FLOW MACHINE

Info

Publication number: DE102019217394A1
Application number: DE102019217394.2A
Authority: DE
Inventors: Andre Inzenhofer
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-05-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitschaufelanordnung (20) für eine Strömungsmaschine (1), mit einer Leitschaufel (21), die an einer Gaskanalwand (22) um eine Drehachse (23) drehbar gelagert ist, wozu die Leitschaufel (21) an einem Drehteller (24) angeordnet ist und der Drehteller (24) in eine Ausnehmung (25) in der Gaskanalwand (22) eingesetzt ist, sodass eine Wandfläche (30, 32) des Drehtellers (24) und eine die Ausnehmung (25) begrenzende Wandfläche (31, 33) der Gaskanalwand (22) einander zugewandt sind und miteinander einen Spalt (41) begrenzen, wobei zumindest eine der Wandflächen (30-33) strukturiert ist, um eine im Betrieb durch einen Druckgradienten zwischen Druckseite (27) und Saugseite (28) der Leitschaufel (21) getriebene Spaltströmung (35) zumindest zu verringern.The present invention relates to a guide vane arrangement (20) for a turbomachine (1), with a guide vane (21) which is rotatably mounted on a gas duct wall (22) about an axis of rotation (23), for which purpose the guide vane (21) is mounted on a turntable ( 24) is arranged and the turntable (24) is inserted into a recess (25) in the gas duct wall (22), so that a wall surface (30, 32) of the turntable (24) and a wall surface (31, 33) of the gas duct wall (22) face one another and delimit a gap (41) with one another, at least one of the wall surfaces (30-33) being structured to provide a pressure gradient between the pressure side (27) and suction side (28) of the Guide vane (21) to at least reduce the gap flow (35) driven.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitschaufelanordnung für eine Strömungsmaschine.The present invention relates to a guide vane arrangement for a turbomachine.

Stand der TechnikState of the art

Bei der Strömungsmaschine kann es sich bspw. um ein Strahltriebwerk handeln, z. B. um ein Mantelstromtriebwerk. Funktional gliedert sich die Strömungsmaschine in Verdichter, Brennkammer und Turbine. Etwa im Falle des Strahltriebwerks wird angesaugte Luft vom Verdichter komprimiert und in der nachgelagerten Brennkammer mit hinzugemischtem Kerosin verbrannt. Das entstehende Heißgas, eine Mischung aus Verbrennungsgas und Luft, durchströmt die nachgelagerte Turbine und wird dabei expandiert. Dabei entzieht die Turbine dem Heißgas anteilig auch Energie, um den Verdichter anzutreiben.The turbo machine can be, for example, a jet engine, e.g. B. a turbofan engine. Functionally, the turbomachine is divided into a compressor, combustion chamber and turbine. In the case of the jet engine, for example, the air that is sucked in is compressed by the compressor and burned in the downstream combustion chamber with the added kerosene. The resulting hot gas, a mixture of combustion gas and air, flows through the downstream turbine and is expanded in the process. The turbine also extracts some of the energy from the hot gas in order to drive the compressor.

Der vorliegende Gegenstand betrifft eine verstellbare Leitschaufel, die auf einem Drehteller angeordnet ist, der auch als Penny bezeichnet wird. Um den Strömungsverlust entlang der Gaskanalwand, die den Gaskanal bezogen auf die Längsachse der Strömungsmaschine radial begrenzt, möglichst wenig zu stören, ist der Drehteller in einer Ausnehmung in der Gaskanalwand angeordnet, also eingelassen bzw. zurückversetzt.The present subject matter relates to an adjustable guide vane which is arranged on a turntable, which is also referred to as a penny. In order to disrupt the flow loss along the gas duct wall, which radially delimits the gas duct relative to the longitudinal axis of the turbomachine, as little as possible, the rotary plate is arranged in a recess in the gas duct wall, that is, let in or set back.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine vorteilhafte Leitschaufelanordnung mit einer verstellbaren Leitschaufel anzugeben.The present invention is based on the technical problem of specifying an advantageous guide vane arrangement with an adjustable guide vane.

Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Da sich der Drehteller in der Ausnehmung drehen können muss, gibt es dort einen Spalt, nämlich zwischen einer Wandfläche des Drehtellers und einer die Ausnehmung begrenzenden Wandfläche der Gaskanalwand. Hauptanspruchsgemäß ist zumindest eine dieser Wandflächen strukturiert, um eine im Betrieb durch einen Druckgradienten zwischen Druck- und Saugseite der Leitschaufel getriebene Strömung durch den Spalt (Spaltströmung) zumindest zu verringern. Mit der Strukturierung wird eine aerodynamische Dichtung geschaffen, die einer Durchströmung des Spalts entgegenwirkt.This is achieved according to the invention with the features according to claim 1. Since the turntable must be able to rotate in the recess, there is a gap there, namely between a wall surface of the turntable and a wall surface of the gas duct wall delimiting the recess. According to the main claim, at least one of these wall surfaces is structured in order to at least reduce a flow through the gap (gap flow) driven by a pressure gradient between the pressure and suction side of the guide vane during operation. The structuring creates an aerodynamic seal that counteracts any flow through the gap.

Im Betrieb der Leitschaufelanordnung, wenn die Leitschaufel im Gaskanal von dem Gas, insbesondere Verdichterfluid, umströmt wird, stellt sich der Druckgradient zwischen Saug- und Druckseite der Leitschaufel ein. Infolgedessen tritt auf der Druckseite eine Strömung in die Drehteller-Ausnehmung ein, die innerhalb dieser unter der Leitschaufel in Richtung Saugseite strömt. Dort verlässt sie die Drehteller-Ausnehmung, typischerweise bezogen auf die Längsachse der Strömungsmaschine radial in die Leitschaufelpassage, was stark verlustbehaftete Effekte haben kann. In Interaktion mit der Hauptströmung kann dies bspw. zur Ausbildung eines Wirbels sowie eines lokalen Geschwindigkeitsdefekts führen. Dies kann negative Auswirkungen auf die aerodynamische Stabilität sowie den Wirkungsgrad haben. Dieser saugseitigen Einströmung bzw. zugrundeliegenden Durchströmung der Drehteller-Ausnehmung wird mit dem vorliegenden Gegenstand entgegengewirkt, indem durch die Strukturierung der zumindest einen Wandfläche eine Strömungsblockage erzeugt wird.During operation of the guide vane arrangement, when the gas, in particular compressor fluid, flows around the guide vane in the gas duct, the pressure gradient is established between the suction and pressure sides of the guide vane. As a result, a flow occurs on the pressure side in the turntable recess, which flows within this under the guide vane in the direction of the suction side. There it leaves the turntable recess, typically in relation to the longitudinal axis of the turbomachine, radially into the guide vane passage, which can have very lossy effects. In interaction with the main flow, this can lead, for example, to the formation of a vortex and a local velocity defect. This can have negative effects on aerodynamic stability and efficiency. This suction-side inflow or underlying flow through the turntable recess is counteracted with the present object in that the structuring of the at least one wall surface creates a flow blockage.

Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs- und Verfahrens- bzw. Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen. Ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe beziehen sich die Konkretisierungen stets sowohl auf die Leitschaufelanordnung als auch auf einen axialen Verdichter mit einer solchen Leitschaufelanordnung, sowie auf entsprechende Verfahrens- bzw. Verwendungsaspekte.Preferred embodiments can be found in the dependent claims and the entire disclosure, wherein in the representation of the features, a distinction is not always made in detail between device and method or use aspects; in any case, the disclosure is to be read implicitly with regard to all claim categories. Unless expressly stated to the contrary, the specifications always relate both to the guide vane arrangement and to an axial compressor with such a guide vane arrangement, as well as to corresponding aspects of the method and use.

Die Angaben „axial“, „radial“ und „umlaufend“, sowie die zugehörigen Richtungen (Axialrichtung/Radialrichtung/Umlaufrichtung), beziehen sich im Rahmen dieser Offenbarung ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe auf die Drehachse der Leitschaufel bzw. des Drehtellers, um welche diese verstellbar sind. Die drehbare Lagerung des Drehtellers kann bspw. mit einem der Leitschaufel axial entgegengesetzt an dem Drehteller angeordneten Zapfen realisiert sein, der in einer entsprechenden Aufnahme der Gaskanalwand drehbar gehalten wird. Dieser Zapfen erstreckt sich also von einer dem Gaskanal abgewandten Stirnfläche des Drehtellers weg, er wird mittig von der Drehachse durchsetzt. Die axial entgegengesetzte, dem Gaskanal zugewandte Stirnfläche des Drehtellers geht bevorzugt bündig in die den Gaskanal begrenzende Kanalwandfläche der Gaskanalwand über, jedenfalls in einer Drehstellung der Leitschaufel (z. B. im Aerodynamic Design Point, ADP).The information "axial", "radial" and "circumferential", as well as the associated directions (axial direction / radial direction / circumferential direction), in the context of this disclosure, without expressly stated otherwise, refer to the axis of rotation of the guide vane or the rotary plate about which it is adjustable are. The rotatable mounting of the turntable can be realized, for example, with a pin which is arranged axially opposite to the guide vane on the turntable and which is rotatably held in a corresponding receptacle in the gas duct wall. This pin extends away from an end face of the turntable facing away from the gas channel; the axis of rotation passes through it in the center. The axially opposite end face of the turntable facing the gas duct preferably merges flush with the duct wall surface of the gas duct wall delimiting the gas duct, at least when the guide vane is in a rotated position (e.g. in the Aerodynamic Design Point, ADP).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Wandfläche mit einer Nut strukturiert, die in einer die Drehachse beinhaltenden Schnittebene betrachtet eine Einbuchtung bildet. Die Nut kann sich im Allgemeinen auch vollständig umlaufend erstrecken, es kann aber andererseits auch eine Begrenzung auf einen Umlaufabschnitt bevorzugt sein. Ein solcher Umlaufabschnitt kann bspw. über mindestens 45°, 70° bzw. 90° reichen, mit einer möglichen Obergrenze bei bspw. höchstens 180°. Die Begrenzung auf einen Umlaufabschnitt kann z. B. hinsichtlich einer Spaltströmung in Umlaufrichtung von Vorteil sein, also eine entsprechende Durchströmung verringern helfen.According to a preferred embodiment, the at least one wall surface is structured with a groove which, viewed in a sectional plane containing the axis of rotation, forms an indentation. The groove can generally also extend completely circumferentially, but on the other hand a limitation to a circumferential section can also be preferred. Such a circulation section can, for example. extend over at least 45 °, 70 ° or 90 °, with a possible upper limit at, for example, a maximum of 180 °. The limitation to a circular section can, for. B. be advantageous with regard to a gap flow in the circumferential direction, so help reduce a corresponding flow.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist bzw. sind ebenfalls Einbuchtungen in der zumindest einen Wandfläche vorgesehen, sind diese jedoch auf mehrere separate Schlitze verteilt. Diese bilden jeweils in einer die Drehachse beinhaltenden Schnittebene betrachtet eine Einbuchtung, zwischen zwei Schlitzen ist die Wandfläche nicht unterbrochen bzw. strukturiert. Ein jeweiliger Schlitz kann sich in Umlaufrichtung bspw. über höchstens 30°, 20° bzw. 15° erstrecken, mögliche Untergrenzen können bspw. bei 2° bzw. 5° liegen.In a further preferred embodiment, indentations are also provided in the at least one wall surface, but these are distributed over several separate slots. When viewed in a sectional plane containing the axis of rotation, these each form an indentation; the wall surface is not interrupted or structured between two slots. A respective slot can extend in the circumferential direction, for example, over a maximum of 30 °, 20 ° or 15 °, possible lower limits can be, for example, at 2 ° or 5 °.

Unabhängig davon, ob Nut oder Schlitz, kann eine entsprechende Einbuchtung im Schnitt betrachtet in bevorzugter Ausgestaltung ein rechteckförmiges Profil haben. Diese vergleichsweise einfache Formgebung kann bspw. hinsichtlich der Herstellbarkeit von Vorteil sein, bspw. ein spanendes Einbringen der Einbuchtung vereinfachen.Regardless of whether it is a groove or a slot, a corresponding indentation, viewed in section, can have a rectangular profile in a preferred embodiment. This comparatively simple shape can, for example, be advantageous in terms of manufacturability, for example, simplify the machining of the indentation.

Bei der „Wandfläche“ des Drehtellers kann es sich um dessen Stirnfläche handeln, die dem Gaskanal axial abgewandt ist, oder um dessen nach radial außen weisende Außenseitenfläche. Entsprechend kann es sich bei der „Wandfläche“ der Gaskanalwand um deren Bodenfläche handeln, welche die Ausnehmung in einer Richtung axial vom Gaskanal weg begrenzt, oder um deren Innenseitenfläche, welche die Ausnehmung radial begrenzt. Die Strukturierung kann also in anderen Worten am Rand der Ausnehmung und/oder an deren Boden vorgesehen sein.The “wall surface” of the turntable can be its end face, which faces away from the gas duct axially, or its outer side face pointing radially outward. Correspondingly, the “wall surface” of the gas duct wall can be its bottom surface which delimits the recess axially away from the gas duct in one direction, or its inner side surface which delimits the recess radially. In other words, the structuring can be provided on the edge of the recess and / or on its bottom.

In bevorzugter Ausgestaltung ist eine der bzw. sind die Seitenflächen strukturiert, also die Außenseitenfläche des Drehtellers und/oder die Innenseitenfläche der Gaskanalwand. Dies kann auch mit einer Strukturierung des Bodens kombiniert sein, es können aber andererseits auch ausschließlich die Seitenflächen strukturiert sein.In a preferred embodiment, one of the side surfaces or surfaces is structured, that is to say the outer side surface of the turntable and / or the inner side surface of the gas duct wall. This can also be combined with a structuring of the bottom, but on the other hand only the side surfaces can also be structured.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Seitenfläche im Schnitt betrachtet mit einer Einbuchtung strukturiert, die ein tropfenförmiges Profil hat, also eine flache und eine steile Flanke. Die flache Flanke schließt einen stumpfen Winkel mit der Seitenwand ein, fällt also flach ab. Die steile Flanke schließt hingegen einen kleineren Winkel mit der Seitenwand ein, fällt also steiler bzw. steil ab. Betrachtet wird hierbei jeweils der Winkel, der im Schnitt als Profilwinkel zwischen der jeweiligen Flanke und der Seitenfläche genommen wird (innerhalb des Materials). Der Winkel der steilen Flanke ist bevorzugt ein spitzer Winkel, sodass die Einbuchtung einen gewissen Hinterschnitt bildet. In dem Schnitt betrachtet kann die Einbuchtung insbesondere halbherzförmig sein.According to a preferred embodiment, the at least one side surface, viewed in section, is structured with an indentation which has a teardrop-shaped profile, that is to say a flat and a steep flank. The flat flank forms an obtuse angle with the side wall, so it slopes down flat. The steep flank, on the other hand, forms a smaller angle with the side wall, that is to say it falls more steeply or steeply. The angle that is considered here is taken as the profile angle between the respective flank and the side surface (within the material). The angle of the steep flank is preferably an acute angle so that the indentation forms a certain undercut. Viewed in the section, the indentation can in particular be half-heart-shaped.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann eine tropfenförmige Einbuchtung als Einström-Einbuchtung ausgebildet sein, nämlich das Einströmen aus dem Spalt in den Gaskanal blockieren bzw. erschweren. Dazu ist die Tropfen- bzw. Halbherzform derart orientiert, dass in einer Richtung axial aus dem Spalt heraus die steile Flanke auf die flache Flanke folgt. Das in den Gaskanal einströmende Spaltfluid passiert also zuerst die flache Flanke, entlang dieser kann es in die Einbuchtung strömen. Die steile Flanke bewirkt dann eine Richtungsumkehr und damit Verwirbelung, schafft also eine Strömungsblockage.According to a preferred embodiment, a teardrop-shaped indentation can be designed as an inflow indentation, namely block or hinder the inflow from the gap into the gas channel. For this purpose, the teardrop or half-heart shape is oriented in such a way that the steep flank follows the flat flank in one direction axially out of the gap. The gap fluid flowing into the gas channel therefore first passes the flat flank, along which it can flow into the indentation. The steep flank then causes a reversal of direction and thus turbulence, thus creating a flow blockage.

Bei einer alternativ bevorzugten Orientierung ist die Einbuchtung als Abström-Einbuchtung vorgesehen, folgt nämlich in einer Richtung axial in den Spalt hinein die steile auf die flache Flanke. Damit kann das Einströmen des Fluids aus dem Gaskanal in den Spalt blockiert bzw. erschwert werden, analog der Beschreibung im vorherigen Absatz (nur in umgekehrter Richtung).In an alternatively preferred orientation, the indentation is provided as an outflow indentation, namely the steep flank follows the flat flank in one direction axially into the gap. In this way, the flow of the fluid from the gas channel into the gap can be blocked or made more difficult, analogous to the description in the previous paragraph (only in the opposite direction).

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind Einström- und Abström-Einbuchtungen kombiniert, gibt es also mindestens eine Einström- und eine Abström-Einbuchtung. Bevorzugt ist mindestens eine Einström-Einbuchtung auf der Saugseite der Leitschaufel angeordnet und mindestens eine Abström-Einbuchtung auf der Druckseite.In a preferred embodiment, inflow and outflow indentations are combined, so there is at least one inflow and one outflow indentation. At least one inflow indentation is preferably arranged on the suction side of the guide vane and at least one outflow indentation on the pressure side.

In bevorzugter Ausgestaltung gibt es zusätzlich auch mindestens eine Einström-Einbuchtung auf der Druckseite der Leitschaufel, und zwar auf einer Umfangsposition zwischen deren Vorderkante und der mindestens einen Abström-Einbuchtung. Der Erfinder hat festgestellt, dass es auf dieser Position, obwohl der Druckgradient prinzipiell von der Saug- zur Druckseite verläuft, gleichwohl zu einer gewissen Einströmung in den Gaskanal kommen kann. Die saugseitige(n) Abström-Einbuchtung(en) ist bzw. sind dann axial weiter hinten, in Profilnähe platziert; die Einström-Einbuchtung sitzt zwischen diesen und der Vorderkante und damit in entsprechend etwas größerem Abstand zum Schaufelblattprofil. An der Vorderkante des Schaufelblattprofils kann bevorzugt eine Abström-Einbuchtung angeordnet sein.In a preferred embodiment, there is also at least one inflow indentation on the pressure side of the guide vane, specifically in a circumferential position between its leading edge and the at least one outflow indentation. The inventor has found that in this position, although the pressure gradient basically runs from the suction to the pressure side, a certain flow into the gas duct can nevertheless occur. The suction-side outflow indentation (s) is or are then placed axially further back, near the profile; the inflow indentation sits between these and the leading edge and thus at a correspondingly somewhat larger distance from the airfoil profile. An outflow indentation can preferably be arranged on the front edge of the airfoil profile.

Alternativ oder zusätzlich zu den axial ausgerichteten Einström- bzw. Abström-Einbuchtung kann es bei einer bevorzugten Ausführungsform auch eine oder mehrere Einbuchtungen geben, die in einem zur Drehachse senkrechten Schnitt betrachtet ein tropfen- bzw. halbherzförmiges Profil hat bzw. haben. Auch in diesem Fall hat die Einbuchtung eine flache Flanke, die einen stumpfen Winkel mit der Seitenfläche einschließt, und eine steile Flanke, die einen kleineren und bevorzugt spitzen Winkel mit der Seitenwand einschließt. Betrachtet wird in diesem Fall jedoch kein Axialschnitt, sondern eine zur Drehachse senkrechte Schnittebene. Entsprechend richtet sich diese Ausführungsform nicht auf eine axial, sondern eine umlaufend orientierte Durchströmung des Spalts.As an alternative or in addition to the axially aligned inflow or outflow indentation, in a preferred embodiment there can also be one or more indentations which, viewed in a section perpendicular to the axis of rotation, have a teardrop-shaped or half-heart-shaped profile. In this case, too, the indentation has a flat flank which forms an obtuse angle with the side surface, and a steep flank which includes a smaller and preferably acute angle with the side wall. In this case, however, no axial section is considered, but a section plane perpendicular to the axis of rotation. Accordingly, this embodiment is not directed towards an axially but a circumferentially oriented flow through the gap.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine solche Einbuchtung als Rückwärts-Einbuchtung ausgelegt, folgt nämlich auf einem Pfad, der sich in dem Spalt von der Vorder- zur Hinterkante erstreckt, die steile Flanke auf die flache Flanke. Die Rückwärts-Einbuchtung ist damit derart orientiert, dass sie speziell von vorne nach hinten strömendes Fluid verwirbelt bzw. blockiert. Dieses strömt über die flache Flanke ein und erfährt an der steilen Flanke eine Umlenkung, was die Verwirbelung und damit Strömungsblockage ergibt. Eine Rückwärts-Einbuchtung ist bevorzugt auf einer Umfangsposition an der Vorderkante der Leitschaufel vorgesehen. Besonders bevorzugt gibt es sowohl auf der Saug- als auch auf der Druckseite jeweils eine Rückwärts-Einbuchtung in einem Vorderkanten-nahen Bereich.In a preferred embodiment, such an indentation is designed as a rear indentation, namely, the steep flank follows the flat flank on a path which extends in the gap from the front to the rear edge. The rearward indentation is thus oriented in such a way that it swirls or blocks especially fluid flowing from the front to the rear. This flows in via the flat flank and is deflected on the steep flank, which results in turbulence and thus flow blockage. A rear indentation is preferably provided in a circumferential position on the leading edge of the guide vane. Particularly preferably, there is a rear indentation in a region close to the front edge, both on the suction side and on the pressure side.

Eine in Umlaufrichtung ausgerichtete Einbuchtung kann auch als Vorwärts-Einbuchtung gestaltet sein, bei welcher auf einem Pfad, der sich in dem Spalt von der Hinter- zu der Vorderkante erstreckt, die steile auf die flache Flanke folgt. Mit dieser Orientierung kann im Spalt nach vorne strömendes Fluid verwirbelt bzw. blockiert werden. Eine Vorwärts-Einbuchtung kann bevorzugt in einem Hinterkanten-nahen Bereich bzw. unterhalb des Schaufelblattprofils angeordnet sein, um eine Strömung von der Saug- auf die Druckseite zu blockieren. Alternativ oder zusätzlich kann es auch auf der Druckseite eine Vorwärts-Einbuchtung geben, bspw. auf einer Umlaufposition zwischen der/den druckseitigen Abström-Einbuchtungen und der Vorderkante der Leitschaufel. Ist druckseitig auch eine Einström-Einbuchtung vorgesehen (siehe vorne), so kann die Vorwärts-Einbuchtung bevorzugt zwischen dieser und der/den Abström-Einbuchtung(en) vorgesehen sein.An indentation aligned in the circumferential direction can also be designed as a forward indentation, in which the steep flank follows the flat flank on a path that extends in the gap from the rear edge to the front edge. With this orientation, fluid flowing forward in the gap can be swirled or blocked. A forward indentation can preferably be arranged in an area close to the rear edge or below the airfoil profile in order to block a flow from the suction to the pressure side. Alternatively or additionally, there can also be a forward indentation on the pressure side, for example in a circulating position between the outflow indentation (s) on the pressure side and the leading edge of the guide vane. If an inflow indentation is also provided on the pressure side (see above), the forward indentation can preferably be provided between this and the outflow indentation (s).

Generell können die vorstehend diskutierten Einbuchtungen sowohl in der Außenseitenfläche des Drehtellers als auch in der Innenseitenfläche der Gaskanalwand vorgesehen sein (ersteres kann mit Blick auf die Herstellbarkeit bevorzugt sein). Unabhängig davon kann ein Vorteil der aerodynamischen Dichtung im Vergleich zu einer mechanischen Dichtung in der kontaktlosen Ausführung liegen, sodass Bauabweichungen, Toleranzen während des Betriebs sowie Verschleißerscheinungen (z. B. Exzentrizität des Drehtellers) die Funktionsweise nicht beeinträchtigen.In general, the indentations discussed above can be provided both in the outer side surface of the turntable and in the inner side surface of the gas duct wall (the former can be preferred with a view to producibility). Irrespective of this, an advantage of the aerodynamic seal compared to a mechanical seal can be the contactless design, so that construction deviations, tolerances during operation and signs of wear (e.g. eccentricity of the rotary plate) do not affect the functionality.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der Wandflächen, also die Außenseitenfläche und/oder Stirnfläche des Drehtellers und/oder die Innenseitenfläche und/oder Bodenfläche der Gaskanalwand, mit einer Wabenstruktur strukturiert. Je nach Wandfläche besteht diese Wabenstruktur hinsichtlich einer Blickrichtung radial (Seitenflächen) bzw. axial (Stirnfläche/Bodenfläche). Die Wabenstruktur ist zum Spalt hin offen, bildet also eine Vielzahl jeweils zum Spalt hin geöffneter Kavitäten. Bei der Wabenstruktur kann es sich insbesondere um eine Honigwabenstruktur handeln.In a preferred embodiment, at least one of the wall surfaces, that is to say the outer side surface and / or end surface of the turntable and / or the inner side surface and / or bottom surface of the gas duct wall, is structured with a honeycomb structure. Depending on the wall surface, this honeycomb structure exists radially (side surfaces) or axially (front surface / bottom surface) with regard to a viewing direction. The honeycomb structure is open towards the gap, so it forms a large number of cavities that are each open towards the gap. The honeycomb structure can in particular be a honeycomb structure.

Im Falle der Wabenstruktur sind bevorzugt beide einander zugewandten Wandflächen strukturiert, besonders bevorzugt sowohl die Seitenflächen (Außenseitenfläche/Innenseitenfläche) als auch die Stirnfläche und die Bodenfläche. Mit den vorstehend beschriebenen Einbuchtungen wurde der Durchströmung des Spalts unter Berücksichtigung der lokalen Strömungsrichtung entgegengewirkt. Im Vergleich dazu kann die Wabenstruktur den Totaldruckverlust innerhalb des Spalts insgesamt erhöhen, was ebenfalls dem Durchströmen der Drehteller-Ausnehmung entgegenwirkt. Die Intensität der Durchströmung wird zumindest reduziert, gegebenenfalls wird diese auch vollständig blockiert. Entsprechend kann wiederum eine Einblasung saugseitig verringert werden, was hinsichtlich Wirkungsgrad und Strömungsstabilität von Vorteil sein kann. Im Vergleich zu der lokalen Umlenkung/Blockage mittels der Einbuchtungen kann die Wabenstruktur auch unabhängig vom Strömungsfeld innerhalb des Spalts und damit unabhängig vom Verstellwinkel der Leitschaufel wirksam sein.In the case of the honeycomb structure, both wall surfaces facing one another are preferably structured, particularly preferably both the side surfaces (outer side surface / inner side surface) and the end surface and the bottom surface. The indentations described above counteracted the flow through the gap, taking into account the local flow direction. In comparison to this, the honeycomb structure can increase the total pressure loss within the gap overall, which likewise counteracts the flow through the turntable recess. The intensity of the flow is at least reduced, if necessary it is also completely blocked. In turn, an injection on the suction side can accordingly be reduced, which can be advantageous in terms of efficiency and flow stability. In comparison to the local deflection / blockage by means of the indentations, the honeycomb structure can also be effective independently of the flow field within the gap and thus independently of the adjustment angle of the guide vane.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Drehteller mehrteilig aufgebaut, weist er nämlich ein Innenteil und eine aufgesetzte Hülse auf. Diese Hülse bildet dann die Außenseitenfläche des Drehtellers und ist strukturiert, bspw. mit einer Wabenstruktur oder den Einbuchtungen. Dieser mehrteilige Aufbau kann hinsichtlich der Herstellbarkeit von Vorteil sein, die Hülse kann nämlich mit bereits strukturierter Außenseitenfläche auf das Innenteil gesetzt werden. Damit kann die Hülse bspw. zuvor spanend bearbeitet und damit strukturiert werden, sie kann aber andererseits auch bereits originär mit Strukturierung hergestellt werden, bspw. als generativ aufgebautes Bauteil.According to a preferred embodiment, the turntable is constructed in several parts, namely it has an inner part and an attached sleeve. This sleeve then forms the outer side surface of the turntable and is structured, for example with a honeycomb structure or the indentations. This multi-part construction can be advantageous in terms of manufacturability, namely the sleeve can be placed on the inner part with an outer side surface that is already structured. In this way, the sleeve can, for example, be machined beforehand and thus structured, but on the other hand it can also be produced originally with structuring, for example as a generatively constructed component.

Alternativ oder zusätzlich kann es auch eine Kanalwand-Hülse geben, welche in die Kanalwand eingesetzt wird und dann als Teil dieser die Ausnehmung bildet, also radial begrenzt. Eine solche Kanalwand-Hülse kann auch einen nach innen gerichteten Bund haben, der die Ausnehmung axial begrenzt. Die Kanalwand-Hülse lässt sich außerhalb der Kanalwand leichter strukturieren bzw. originär mit Strukturierung herstellen, siehe vorne.As an alternative or in addition, there can also be a duct wall sleeve which is inserted into the duct wall and then forms the recess as part of this, that is to say delimits it radially. Such a duct wall sleeve can also have an inwardly directed collar which axially delimits the recess. The duct wall sleeve can be structured more easily outside the duct wall or can be produced originally with structuring, see above.

Die Erfindung betrifft auch einen Verdichter bzw. ein Verdichtermodul für eine Strömungsmaschine mit einer vorliegend offenbarten Leitschaufelanordnung, insbesondere für ein Flugtriebwerk, bspw. ein Mantelstromtriebwerk.The invention also relates to a compressor or a compressor module for a turbomachine with a guide vane arrangement disclosed in the present case, in particular for an aircraft engine, for example a turbofan engine.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden wird die Erfindung von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.In the following, the invention is explained in more detail using exemplary embodiments, the individual features within the framework of the independent claims also being essential to the invention in other combinations, and furthermore no individual distinction is made between the different claim categories.

Im Einzelnen zeigt

1 ein Mantelstromtriebwerk in einem schematischen Schnitt;
2 eine Leitschaufelanordnung mit einer verstellbaren Leitschaufel auf einem Drehteller;
3 einen Drehteller mit strukturierter Außenseitenfläche in einem Axialschnitt;
4 eine schematische Axialansicht zu 3;
5 eine Leitschaufelanordnung mit einer Kanalwand mit einer strukturierten Innenseitenfläche in einem Axialschnitt;
6 eine Möglichkeit zur Umlaufpositionierung der Strukturierung gemäß 5;
7 eine Leitschaufelanordnung mit einem Drehteller mit strukturierter Außenseitenfläche in einem Axialschnitt;
8 eine erste Möglichkeit zur Umlaufverteilung der Strukturierung gemäß 7;
9 eine weitere Möglichkeit zur Umlaufverteilung der Strukturierung gemäß 7;
10 eine weitere Möglichkeit zur Umlaufverteilung der Strukturierung gemäß 7, kombiniert mit weiteren Einbuchtungen;
11 eine Leitschaufelanordnung mit einer Wabenstruktur in der Ausnehmung des Drehtellers;
12 eine Prinzipskizze zu 11, zur Illustration der Funktionsweise.

Shows in detail

1 a turbofan engine in a schematic section;
2 a guide vane assembly with an adjustable guide vane on a turntable;
3rd a turntable with a structured outer side surface in an axial section;
4th a schematic axial view to 3rd ;
5 a guide vane arrangement having a channel wall with a structured inner side surface in an axial section;
6th a possibility for circular positioning of the structuring according to 5 ;
7th a guide vane arrangement with a rotary plate with a structured outer side surface in an axial section;
8th a first possibility for circulating distribution according to the structuring 7th ;
9 another possibility for circulating distribution according to the structuring 7th ;
10 another possibility for circulating distribution according to the structuring 7th , combined with further indentations;
11 a guide vane arrangement with a honeycomb structure in the recess of the turntable;
12th a schematic diagram too 11 , to illustrate how it works.

Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention

1 zeigt eine Strömungsmaschine 1 im Schnitt, konkret ein Strahltriebwerk (Mantelstromtriebwerk). Die Strömungsmaschine 1 gliedert sich funktional in Verdichter 1a, Brennkammer 1b und Turbine 1c. Sowohl der Verdichter 1a als auch die Turbine 1c sind jeweils aus mehreren Modulen aufgebaut, der Verdichter 1a vorliegend aus einem Niederdruck- 1aa und einem Hochdruckverdichter 1ab. Jeder Verdichter 1aa, 1ab ist seinerseits aus mehreren Stufen aufgebaut, jede Stufe setzt sich in der Regel aus einem Laufschaufelkranz und einem Leitschaufelkranz zusammen. Im Betrieb wird der Verdichter 1a bezogen auf eine Längsachse 2 axial von dem Verdichtergas 3, vorliegend Luft, durchströmt, und zwar in einem Verdichtergaskanal 4. Dabei wird das Verdichtergas 3 komprimiert, in der Brennkammer 1b wird dann Kerosin hinzugemischt und wird diese Mischung verbrannt. 1 shows a turbomachine 1 in section, specifically a jet engine (turbofan engine). The turbo machine 1 is functionally divided into compressors 1a , Combustion chamber 1b and turbine 1c . Both the compressor 1a as well as the turbine 1c are each made up of several modules, the compressor 1a present from a low pressure 1aa and a high pressure compressor 1ab . Any compressor 1aa , 1ab is in turn made up of several stages, each stage usually consists of a rotor blade ring and a guide blade ring. The compressor is in operation 1a based on a longitudinal axis 2 axially from the compressor gas 3rd , in this case air, flows through, in a compressor gas duct 4th . The compressor gas is thereby 3rd compressed, in the combustion chamber 1b kerosene is then mixed in and this mixture is burned.

2 zeigt eine Leitschaufelanordnung 20, mit einer Leitschaufel 21, die in einer Gaskanalwand 22 angeordnet ist. Die Leitschaufel 21 ist um eine Drehachse 23 drehbar gelagert, sie sitzt auf einem Drehteller 24, der in eine Ausnehmung 25 in der Gaskanalwand 22 eingesetzt ist. 2 shows a vane arrangement 20th , with a guide vane 21st that is in a gas duct wall 22nd is arranged. The guide vane 21st is around an axis of rotation 23 rotatably mounted, it sits on a turntable 24 that is in a recess 25th in the gas duct wall 22nd is used.

3 zeigt einen Ausschnitt der Leitschaufelanordnung 20 in einem Schnitt, die Drehachse 23 liegt in der Schnittebene. Der Drehteller 24 hat eine Außenseitenfläche 30 und eine Stirnfläche 32. Die Gaskanalwand 22 bildet eine der Außenseite 30 zugewandte Innenseitenfläche 31, sowie eine der Stirnfläche 32 zugewandte Bodenfläche 33. Dabei ist zumindest eine der Wandflächen 30-33 strukturiert, um eine Spaltströmung 35 zu verringern, vorliegend die Außenseitenfläche 30. Diese ist, wie aus 3 ersichtlich, im Schnitt betrachtet mit Einbuchtungen 36 strukturiert, an welchen die Spaltströmung 35 abgelenkt bzw. blockiert wird. Die Strukturierung ist hier und im Folgenden am nabenseitigen Drehteller gezeigt, kann jedoch in gleicher Weise auch im gehäuseseitigen Drehteller vorgesehen sein (alternativ oder zusätzlich). 3rd shows a section of the guide vane arrangement 20th in one section, the axis of rotation 23 lies in the cutting plane. The turntable 24 has an outside surface 30th and an end face 32 . The gas duct wall 22nd forms one of the outside 30th facing inner side surface 31 , as well as one of the face 32 facing floor area 33 . There is at least one of the wall surfaces 30-33 structured around a crevice flow 35 to reduce, in this case the outer side surface 30th . This is how out 3rd visible, viewed in section with indentations 36 structured, at which the gap flow 35 distracted or blocked. The structuring is shown here and below on the hub-side turntable, but can also be provided in the same way in the housing-side turntable (alternatively or additionally).

4 zeigt die Anordnung gemäß 3 in einer schematischen Axialansicht. Die Strukturierung gemäß 3 ist vorliegend als vollständig umlaufende Nut 40 ausgebildet, die Einbuchtung 36 erstreckt sich also umlaufend durchgehend. In der Nut 40 wird zum einen druckseitig in den Spalt 41 zwischen Drehteller 24 und Gaskanalwand 22 einströmendes Spaltfluid verzögert bzw. blockiert. Ferner wird auch Fluid, welches sich unter dem Drehteller 24 trotzdem noch zur Saugseite ausbreitet, bei bzw. vor dem Austritt in den Gaskanal in dem saugseitigen Abschnitt der Nut 40 verzögert bzw. blockiert. 4th shows the arrangement according to 3rd in a schematic axial view. The structuring according to 3rd is present as a completely circumferential groove 40 formed the indentation 36 thus extends all the way around. In the groove 40 is on the one hand in the gap on the pressure side 41 between turntable 24 and gas duct wall 22nd inflowing splitting fluid is delayed or blocked. Furthermore, there is also fluid that is under the turntable 24 nevertheless still spreads to the suction side, at or before the exit into the gas channel in the suction-side section of the groove 40 delayed or blocked.

5 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren Leitschaufelanordnung 20, bei welcher die Innenseitenfläche 31 strukturiert, nämlich mit Einbuchtungen 46 versehen ist. Diese haben jeweils ein tropfen- bzw. halbherzförmiges Profil, nämlich eine flache Flanke 46.1 und eine steile Flanke 46.2. Die flache Flanke 46.1 schließt einen stumpfen Winkel 47 mit der Innenseitenfläche 31 ein, die steile Flanke 46.2 einen spitzen Winkel 48. Bei der in 5 linken Einbuchtung 46 handelt es sich um eine Einström-Einbuchtungen 46a, die ein Einströmen von Spaltfluid in den Gaskanal 50 verzögert bzw. blockiert. Bei der in 5 rechten Einbuchtungen 46 handelt es sich um eine Abström-Einbuchtung 46b, die ein Abströmen aus dem Gaskanal 50 in den Spalt 41 verzögert bzw. blockiert. 5 shows a section of a further guide vane arrangement 20th , in which the inside surface 31 structured, namely with indentations 46 is provided. These each have a teardrop-shaped or half-heart-shaped profile, namely a flat flank 46.1 and a steep slope 46.2 . The flat flank 46.1 closes an obtuse angle 47 with the inside face 31 one, the steep flank 46.2 an acute angle 48 . At the in 5 left indentation 46 it is an inflow indentation 46a causing an inflow of fission fluid into the gas duct 50 delayed or blocked. At the in 5 right indentations 46 it is an outflow indentation 46b showing an outflow from the gas duct 50 in the gap 41 delayed or blocked.

6 zeigt eine mögliche Erstreckung der Strukturierung gemäß 5 in Umlaufrichtung. Die Einbuchtungen 46a, b erstrecken sich jeweils nur über einen Umlaufabschnitt 60, zwischen den Umlaufabschnitten 60 gibt es auch nicht strukturierte Bereiche. Die Einström-Einbuchtung 46a ist dabei auf der Saugseite 28 angeordnet, die Abström-Einbuchtung 46b auf der Druckseite 27, gegenüber der Vorderkante 61 der Leitschaufel 21 etwas nach hinten versetzt. Auch die Einbuchtungen 36 gemäß 3 könnten in einer solchen Weise auf Umlaufabschnitte 60 begrenzt werden, was nicht eigens dargestellt ist. 6th shows a possible extension of the structuring according to FIG 5 in the direction of rotation. The indentations 46a , b each extend over only one section of the circuit 60 , between the circulation sections 60 there are also unstructured areas. The inflow indentation 46a is on the suction side 28 arranged, the outflow indentation 46b on the print side 27 , opposite the leading edge 61 the guide vane 21st set back a little. The indentations too 36 according to 3rd could in such a way on circular sections 60 be limited, which is not specifically shown.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher in der Außenseitenfläche 30 des Drehtellers 24 tropfen- bzw. halbherzförmige Einbuchtungen 66 angeordnet sind. Diese haben jeweils auch eine flache Flanke 66.1 und eine steile Flanke 66.2, erstere schließt einen stumpfen Winkel 67 mit der Außenseitenfläche 30 ein, letztere einen spitzen Winkel 68. Es gibt wiederum zwei Orientierungen, nämlich eine Einström-Einbuchtung 66a und eine Abström-Einbuchtung 66b. Bezüglich der Funktionsweise wird auf die Beschreibung zur 5 verwiesen. 7th shows a further embodiment in which in the outer side surface 30th of the turntable 24 teardrop- or half-heart-shaped indentations 66 are arranged. These each also have a flat flank 66.1 and a steep slope 66.2 , the former closes an obtuse angle 67 with the outside surface 30th one, the latter an acute angle 68 . There are again two orientations, namely an inflow indentation 66a and an outflow indentation 66b . Regarding the mode of operation, refer to the description of the 5 referenced.

8 zeigt eine Möglichkeit zur Umlaufpositionierung der Strukturierung gemäß 7, wobei die Einbuchtungen 66 wiederum auf Umlaufabschnitte 60 verteilt sind. Dabei ist saugseitig eine erste Einström-Einbuchtung 66a vorgesehen und druckseitig eine Abström-Einbuchtung 66b. Ferner gibt es druckseitig eine zweite Einström-Einbuchtung 66ab, nämlich auf einer Umfangsposition 80 zwischen der Abström-Einbuchtung 66b und der Vorderkante 61 der Leitschaufel 21. 8th shows a possibility for circulating positioning of the structuring according to 7th , with the indentations 66 turn to circulation sections 60 are distributed. There is a first inflow indentation on the suction side 66a and an outflow indentation on the pressure side 66b . Furthermore, there is a second inflow indentation 66ab on the pressure side, namely on a circumferential position 80 between the outflow indentation 66b and the leading edge 61 the guide vane 21st .

Bei der Variante gemäß 9 gibt es saugseitig mehrere Einström-Einbuchtungen 66a, die auf separate Schlitze 90 verteilt sind. Ferner gibt es auch druckseitig Schlitze 90, die als Abström-Einbuchtung 66b ausgebildet sind.With the variant according to 9 there are several inlet indentations on the suction side 66a that are on separate slots 90 are distributed. There are also slots on the pressure side 90 that act as a discharge indentation 66b are trained.

10 zeigt eine Variante, bei welcher die Einström-Einbuchtungen 66a und die Abström-Einbuchtung 66b wiederum auf Schlitze 90 verteilt sind. Analog 8 gibt es hierbei auch druckseitig eine Abström-Einbuchtung 66ab. Ferner gibt es Einbuchtungen 96, die sich auf eine Durchströmung des Spalts 41 in Umlaufrichtung 100 beziehen. Diese haben wiederum jeweils eine flache Flanke 96.1 (mit dem stumpfen Winkel 97) und eine steile Flanke 96.2 (mit dem spitzen Winkel 98). 10 shows a variant in which the inflow indentations 66a and the outflow indentation 66b turn to slots 90 are distributed. Analogous 8th there is also an outflow indentation 66ab on the pressure side. There are also indentations 96 referring to a flow through the gap 41 in the direction of rotation 100 Respectively. These in turn each have a flat flank 96.1 (with the obtuse angle 97 ) and a steep slope 96.2 (with the acute angle 98 ).

An der Vorderkante 61 der Leitschaufel 21 sind zwei Vorwärts-Einbuchtungen 96a angeordnet, die sich jeweils auf einem Pfad 101 von der Vorderkante 61 in Richtung Hinterkante 102 beziehen. Ferner gibt es Rückwärts-Einbuchtungen 96b, die sich jeweils auf einem Pfad 103 von der Hinterkante 102 zur Vorderkante 61 beziehen.At the leading edge 61 the guide vane 21st are two forward indentations 96a arranged, each on a path 101 from the leading edge 61 towards the trailing edge 102 Respectively. There are also back indentations 96b each on a path 103 from the trailing edge 102 to the leading edge 61 Respectively.

Bei der Variante gemäß 11 sind die Seitenflächen 30-33 jeweils mit einer Wabenstruktur 110 versehen. Diese ist aus nicht im Einzelnen dargestellten Honigwaben aufgebaut, die jeweils zum Spalt 41 hin offen sind. Diese Wabenstruktur erhöht den Totaldruckverlust innerhalb des Ringspalts, vergleiche 12 zur Illustration. Die Strömung 120 verfängt sich in einen einzelnen Waben 121, was einen Blockageeffekt ergibt.With the variant according to 11 are the side faces 30-33 each with a honeycomb structure 110 Mistake. This is made up of honeycombs not shown in detail, each to the gap 41 are open. This honeycomb structure increases the total pressure loss within the annular gap, compare 12th for illustration. The flow 120 is caught in a single honeycomb 121 which gives a blocking effect.

Bei der Variante gemäß 11 ist der Drehteller 24 mehrteilig aufgebaut, nämlich aus einem Innenteil 24.1 und einer aufgesetzten Hülse 24.2. Letztere bildet die Außenseitenfläche 30 mit der Wabenstruktur 110. Die Ausnehmung 25 wird ebenfalls von einer eingesetzten Kanalwand-Hülse 115 begrenzt, diese bildet die Innenseitenfläche 31 sowie die Bodenfläche 33. In der Abbildung ist ferner ein unterhalb des Drehtellers 24 angeordneter Zapfen 118 zu erkennen, der die drehbare Lagerung des Drehtellers 24 und damit der Leitschaufel 21 schafft. Wie hier am Beispiel der Wabenstruktur 110 gezeigt, können auch die vorstehend diskutierten Nuten bzw. Einbuchtungen in eine einsetzbare Hülse eingebracht werden (vgl. auch das Ende der Beschreibungseinleitung); auf diese Weise kann z. B. eine Schwächung der Bauteilstruktur vermieden werden.With the variant according to 11 is the turntable 24 constructed in several parts, namely from an inner part 24.1 and an attached sleeve 24.2 . The latter forms the outer side surface 30th with the honeycomb structure 110 . The recess 25th is also supported by an inserted duct wall sleeve 115 limited, this forms the inside surface 31 as well as the floor area 33 . In the picture there is also one below the turntable 24 arranged pin 118 to recognize the rotatable bearing of the turntable 24 and thus the guide vane 21st creates. As here on the example of the honeycomb structure 110 As shown, the grooves or indentations discussed above can also be introduced into an insertable sleeve (cf. also the end of the introduction to the description); in this way z. B. a weakening of the component structure can be avoided.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: StrömungsmaschineTurbo machine
1a1a: Verdichtercompressor
1aa1aa: NiederdruckverdichterLow pressure compressor
1ab1ab: HochdruckverdichterHigh pressure compressor
1b1b: BrennkammerCombustion chamber
1c1c: Turbineturbine
22: LängsachseLongitudinal axis
33: VerdichtergasCompressor gas
44th: VerdichtergaskanalCompressor gas duct
2020th: LeitschaufelanordnungGuide vane assembly
2121st: Leitschaufelvane
2222nd: GaskanalwandGas duct wall
2323: DrehachseAxis of rotation
2424: DrehtellerTurntable
24.124.1: Innenteilinner part
24.224.2: Aufgesetzten HülseAttached sleeve
2525th: AusnehmungRecess
2727: DruckseitePrint side
2828: SaugseiteSuction side
30-3330-33: WandflächenWall surfaces
3030th: AußenseitenflächeOutside surface
3131: InnenseitenflächeInside surface
3232: StirnflächeFace
3333: BodenflächeFloor area
3535: SpaltströmungGap flow
3636: EinbuchtungenIndentations
4040: NutGroove
4141: Spaltgap
4646: EinbuchtungenIndentations
46a46a: Einström-EinbuchtungInflow indentation
46b46b: Ab ström-EinbuchtungDownstream indentation
46.146.1: Flache FlankeFlat flank
46.246.2: Steile FlankeSteep slope
4747: Stumpfer WinkelObtuse angle
4848: Spitzer Winkelacute angle
46a46a: Einström-EinbuchtungenInflow indentations
5050: GaskanalGas duct
6060: UmlaufabschnittCircular section
6161: VorderkanteLeading edge
6666: Tropfen- bzw. halbherzförmige EinbuchtungenDrop-shaped or half-heart shaped indentations
66a66a: Einström-EinbuchtungInflow indentation
66b66b: Ab ström-EinbuchtungDownstream indentation
66.166.1: Flache FlankeFlat flank
66.266.2: Steile FlankeSteep slope
6767: Stumpfer WinkelObtuse angle
6868: Spitzer Winkelacute angle
9090: SchlitzeSlots
9696: EinbuchtungenIndentations
96a96a: Vorwärts-EinbuchtungenForward indentations
96b96b: Rückwärts-EinbuchtungenBack indentations
96.196.1: Flache FlankeFlat flank
96.296.2: Steile FlankeSteep slope
9797: Stumpfer WinkelObtuse angle
9898: Spitzer Winkelacute angle
100100: UmlaufrichtungDirection of rotation
101101: Pfadpath
102102: HinterkanteTrailing edge
110110: WabenstrukturHoneycomb structure
115115: Kanalwand-HülseDuct wall sleeve
118118: ZapfenCones
121121: Einzelne WabenIndividual honeycombs

Claims

Guide vane arrangement (20) for a turbomachine (1), with a guide vane (21) which is rotatably mounted on a gas duct wall (22) about an axis of rotation (23), for which the guide vane (21) is arranged on a turntable (24) and the turntable (24) is inserted into a recess (25) in the gas duct wall (22), so that a wall surface (30, 32) of the turntable (24) and a wall surface (31, 33) of the gas duct wall (22) delimiting the recess (25) face one another and delimit a gap (41) with one another, wherein at least one of the wall surfaces (30-33) is structured in order to at least reduce a gap flow (35) driven during operation by a pressure gradient between the pressure side (27) and suction side (28) of the guide vane (21).

Guide vane arrangement (20) according to Claim 1 , in which the at least one wall surface (30-33) is structured with a groove (40) which, in relation to the axis of rotation (23) of the rotatable mounting, extends at least over a circumferential section (60) and in one containing the axis of rotation (23) When viewed in the sectional plane, an indentation (36, 46, 66) forms.

Guide vane arrangement (20) according to Claim 1 , in which the at least one wall surface (30-33) is structured with a plurality of slots (90) which are arranged one after the other in the direction of rotation (100) in relation to the axis of rotation (23) of the rotatable bearing and each in one containing the axis of rotation (23) When viewed in the sectional plane, form an indentation (36, 46, 66).

Guide vane arrangement (20) according to one of the preceding claims, in which the at least one wall surface (30-33), viewed in a sectional plane containing the axis of rotation (23), is structured with an indentation (36) which, viewed in the sectional plane, has a rectangular profile.

Guide vane arrangement (20) according to one of the preceding claims, in which the wall surfaces (30-33) are side surfaces (30, 31), namely, in relation to the axis of rotation (23) of the rotatable mounting, an outer side surface (30) of the turntable (30) pointing radially outward. 24) and one the recess (25) radially delimiting inner side surface (31) of the gas duct wall (22).

Guide vane arrangement (20) according to Claim 5 , in which at least one of the side surfaces (30, 31), viewed in a sectional plane containing the axis of rotation (23), is structured with an indentation (46, 66) which, viewed in the sectional plane, has a teardrop-shaped profile with a flat flank (46.1, 66.1) and a steep flank (46.2, 66.2), the flat flank (46.1, 66.1) enclosing an obtuse angle (47, 67) with the side surface (30, 31) and the steep flank (46.2, 66.2) enclosing an angle smaller than including the flat flank (46.1, 66.1) with the side surface (30, 31).

Guide vane arrangement (20) according to Claim 6 , in which the indentation (46, 66) is an inflow indentation (46a, 66a) in which the steep flank (46.2, 66.2) follows the flat flank (46.1, 66.1) axially out of the gap (41).

Guide vane arrangement (20) according to Claim 6 , in which the indentation is an outflow indentation, in which the steep flank (46.2, 66.2) follows the flat flank (46.1, 66.1) axially into the gap (41).

Guide vane assembly (20) according to the Claims 7 and 8th , in which at least one inflow indentation (46a, 66a) is arranged on the suction side (28) of the guide vane (21) and at least one outflow indentation (46b, 66b) is arranged on the pressure side (27) of the guide vane (21) .

Guide vane arrangement (20) according to Claim 9 , in which at least one inflow indentation (46a, 66a) is additionally arranged on the pressure side (27) of the guide vane (21), namely on a circumferential position (80) between a leading edge (61) of the guide vane (21) and the at least an outflow indentation (46b, 66b).

Guide vane arrangement (20) according to one of the Claims 5 to 8th , in which at least one of the side surfaces (30, 31), viewed in a sectional plane perpendicular to the axis of rotation (23), is structured with an indentation (96) which, viewed in the sectional plane, has a teardrop-shaped profile with a flat flank (96.1) and a steep one Flank (96.2), the flat flank (96.1) enclosing an obtuse angle (97) with the side surface (30, 31) and the steep flank (96.2) a smaller angle (98) than the flat flank (96.1) with the Includes side surface (30, 31).

Guide vane arrangement (20) according to Claim 11 , in which the indentation (96) is a rear indentation (96a) arranged on a leading edge (61) of the guide vane (21), in which on a path (101) in the gap (41), which extends from a front extends to a rear edge (61, 102) of the guide vane (21), the steep flank (96.2) follows the flat flank (96.1).

Guide vane arrangement (20) according to Claim 1 , in which the at least one wall surface (30-33) is structured with a honeycomb structure (110).

Guide vane arrangement (20) according to one of the preceding claims, in which the turntable (24) is constructed in several parts, namely an inner part (24.1) and a sleeve (24.2) placed on the inner part (24.1), the sleeve (24.2) having a related forms on the axis of rotation (23) of the rotatable bearing radially outwardly facing outer side surface (30) of the turntable (24), which is structured.

Compressor module (1aa, 1ab) for a turbomachine (1), with a guide vane arrangement (20) according to one of the preceding claims.