DE10330084A1

DE10330084A1 - Rezirkulationsstruktur für Turboverdichter

Info

Publication number: DE10330084A1
Application number: DE10330084A
Authority: DE
Inventors: Peter A. Dr. Seitz
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2023-07-04
Also published as: DE10330084B4

Abstract

Rezirkulationsstruktur für Turboverdichter, mit einer im Bereich der freien Schaufelenden eines Schaufelkranzes angeordneten, radial an den Hauptströmungskanal angrenzenden Ringkammer, und mit einer Vielzahl von in der Ringkammer angeordneten, über deren Umfang verteilten Leitelementen, wobei die Ringkammer im vorderen und/oder hinteren Bereich einen Strömungsdurchtritt in Umfangsrichtung ermöglicht, und die Leitelemente mit zumindest einer Wand der Ringkammer fest verbunden und im übrigen freistehend ausgeführt sind. DOLLAR A Die ringraumzugewandten Spitzen der Leitelemente verlaufen auf und/oder nahe bei der Kontur des Hauptströmungskanals und überlappen axial mit den freien Schaufelenden oder grenzen axial an den Bereich der freien Schaufelenden an.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rezirkulationsstruktur für Turboverdichter, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, einen Turboverdichter sowie ein Flugtriebwerk und eine stationäre Gasturbine.
Rezirkulationsstrukturen für Turboverdichter sind seit geraumer Zeit bekannt und werden in der Fachwelt in der Regel als „Casing Treatments" bezeichnet. Diese haben primär die Aufgabe, den aerodynamisch stabilen Betriebsbereich des Verdichters zu erhöhen, wobei die sogenannte Pumpgrenze zu höheren Verdichterdrücken, d.h. zu einer höheren Verdichterbelastung hin, verschoben wird. Die für einen örtlichen Strömungsabriss und letztlich für das Pumpen des Verdichters verantwortlichen Störungen treten gehäuseseitig an den Laufschaufelenden einer bzw. mehrerer Verdichterstufen, nabenseitig an den radial innenliegenden Leitschaufelenden auf, da in diesen Bereichen die aerodynamische Belastung am höchsten ist. Durch Rezirkulation der zwischen den Schaufelspitzen mit Schaufeldrehzahl umlaufenden, eine reduzierte Energie aufweisenden „Luftteilchen" in den Hauptstrom unter Energiezunahme wird die Strömung im Bereich der Schaufelenden wieder stabilisiert. Da Strömungsstörungen in der Regel nicht gleichmäßig über den Stufenumfang auftreten, sollte strömungstechnisch auch ein Ausgleich in Umfangsrichtung, zusätzlich zur im wesentlichen axialen Rezirkulation, möglich sein. Der Hauptnachteil der bekannten „Casing Treatments" liegt darin, dass sie zwar die Pumpgrenze erhöhen, aber gleichseitig den Verdichterwirkungsgrad reduzieren.

Die DE 33 22 295 C3 schützt einen Axialventilator mit einem „Casing Treatment". Man erkennt dort eine Ringkammer (8), in der Leitelemente (9) fest angeordnet sind. Im stromabwärtigen Bereich über den Laufschaufelenden befindet sich ein in Umfangsrichtung offener Bereich, in den sich die Leitelemente nicht erstrecken. Charakteristisch für diese Art „Casing Treatment" ist ein etwa mit der Kontur des Hauptströmungskanales fluchtender, geschlossener Ring (7), der den hinteren Eintrittsbereich vom vorderen Austrittsbereich der Rezirkulationsstruktur trennt und einen glatten, geschlossenen Oberflächenbereich bildet.

Ein ganz ähnliches „Casing Treatment" ist aus der DE 35 39 604 C1 bekannt, wobei hier im vorderen und hinteren Bereich der Ringkammer (7) ein in Umfangsrichtung offener Bereich vorhanden ist. Man beachte auch hier den radial innenliegenden Ring 6.

Ein neueres „Casing Treatment" ist aus der US 5,282,718 A bekannt. Hier sind die Ringkammer (18, 28) und die Leitelemente (24) strömungstechnisch verfeinert. Auch hier sind Ein- und Austritt der Rezirkulationsströmung durch einen massiven, zu den Schaufeln hin glatten und geschlossenen Ring getrennt. Derartige Ringe im Schaufelbereich müssen für den Fall der Berührung mit den Schaufelspitzen in der Regel mit einem Anstreif- bzw. Einlaufbelag versehen werden.

Es gibt weitere „Casing Treatments" mit axialen bzw. axial schrägen Nuten, wie z.B. in der US 5,137,419 A offenbart. Diese bleiben hier deshalb außer Betracht, da mangels Verbindung der Nuten untereinander bei diesen Versionen kein Strömungsausgleich in Umfangsrichtung möglich ist.

Die US 4,51 1,308 A schützt Ventilatoren (fans, blowers) mit unterschiedlich ausgeführten „Casing Treatments". Die einfachste Ausführung gemäß 6 besitzt nur eine Ringkammer ohne Leitelemente. Bei den Ausführungen gemäß 1 und 3 sind Leitelemente in der Ringkammer befestigt, die stromaufwärtige Gehäusewand (22) ist nach Art eines zylindrischen bzw. konischen Rohrstutzens bis über die radial inneren Kanten der Leitelemente (21) verlängert, so dass am stromaufwärtigen, vorderen Ende der Ringkammer kein Austritt der Rezirkulationsströmung in die Hauptströmung möglich ist. 5 zeigt Leitelemente (21), die an der vorderen Stirnwand und am Außenumfang der Ringkammer befestigt sind und im übrigen freistehend ausgeführt sind. Hier gibt es kein rohr- oder ringartiges, die Leitelemente in Umfangsrichtung verbindendes bzw. abdeckendes Element. Die freien, radial inneren Kanten der Leitelemente (21) steigen von vorne nach hinten vom Durchmesser des Eintrittsgehäuses (15) bis zum größten Durchmesser der Ringkammer (16) an. Somit überlappen sich die Leitelemente im stromabwärtigen Bereich zwar axial mit dem stromaufwärtigen Bereich der Schaufelenden (14), durch den großen radialen Abstand zwischen den Leitelementen (21) und den Schaufelenden (14) ist aber keine wirksame und definierte Führung der Rezirkulationsluft möglich. Nachteilig ist weiterhin das große Volumen der Ringkammer (16) in Relation zu den Laufschaufelabmessungen. Eine derartige Ausführung ist weder aerodynamisch noch konstruktiv für einen Turboverdichter geeignet.

Angesichts der Nachteile der Lösungen nach dem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Rezirkulationsstruktur für Turboverdichter bereitzustellen, die eine deutliche Erhöhung der Pumpgrenze und somit eine deutliche Vergrößerung des stabilen Betriebsbereiches ohne relevante Verschlechterung des Verdichterwirkungsgrades ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst, in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen in dessen Oberbegriff.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, dass die ringraumzugewandten Spitzen der Leitelemente auf bzw. nahe bei der Kontur des Hauptströmungskanales liegen und axial mit den freien Schaufelenden überlappen oder axial an den Bereich der freien Schaufelenden angrenzen. Ringartige Elemente mit Anstreifbelägen etc. können dabei entfallen. Die obengenannten Patentschriften zeigen, dass die Fachwelt bis dato in aller Regel versucht hat, Rezirkulationsstrukturen zum Hauptströmungskanal, d.h. zum sog. Ringraum hin über einen möglichst großen axialen Bereich glatt, spaltarm und geschlossen auszuführen, um eine möglichst strömungsgünstige und verlustarme Verlängerung der Kontur des Hauptströmungskanales zu bewirken. Die Erfindung führt demgegenüber zu Spalten, zerklüfteten Oberflächen etc. und erscheint somit nachteilig und unzweckmäßig zu sein. Versuche haben jedoch gezeigt, dass die erfindungsgemäße Rezirkulationsstruktur bekannten Lösungen sowohl hinsichtlich Pumpgrenzanhebung als auch hinsichtlich Wirkungsgrad überlegen ist. Dies ist aerodynamisch dadurch zu erklären, dass die freie, ungezwungene Ausbildung der Rezirkulationsströmung in der offenen Ringkammer mit freistehenden Leitelementen und Strömungsverbindungen in Umfangsrichtung wichtiger ist, als eine möglichst spaltfreie Verlängerung der Kontur des Hauptströmungskanales. Das Fehlen eines geschlossenen Rings hat die weiteren Vorteile, dass kein Anstreif- bzw. Einlaufbelag für die Leitelemente erforderlich ist und radialer Bauraum sowie Gewicht eingespart wird, was zu strukturmechanischen Vorteilen führt. Eine definierte Führung der Rezirkulationsströmung – ohne Ringelemente – wird aber nur dann erreicht, wenn die freien Kanten der Leitelemente relativ nahe bei den Schaufelkanten verlaufen und axial teilweise mit letzteren überlappen oder zumindest an deren Bereich angrenzen. Nur so wird letztlich ein kompaktes, verdichtergeeignetes „Casing Treatment" möglich.

Das Verhältnis der axialen Länge der Ringkammer zur axialen Länge der Schaufelenden beträgt vorzugsweise 0,2 bis 1,5. Bei breiten Schaufeln mit großer axialer Erstreckung am Schaufelende wird das Verhältnis näher bei 0,2, bei schlanken Schaufeln mit geringer axialer Erstreckung am Schaufelende näher bei 1,5 liegen.

In bevorzugter Ausgestaltung beträgt das Verhältnis der radialen Höhe zur axialen Länge der Ringkammer 0,1 bis 1,0. Bei Flugtriebwerken mit sehr strengen Vorgaben hinsichtlich Platzbedarf, Konturverlauf etc. wird man versuchen, mit einem eher kleinen Verhältnis, d.h. geringer radialer Höhe, auszukommen. Bei stationären Anwendungen mit ausreichenden Platzangebot kann man eher an die obere Grenze gehen. Auch bei axial kurzen Ringkammern wird man sich mehr der oberen Grenze annähern.

Weiterhin wird bevorzugt, dass die ringraumzugewandten Spitzen der Leitelemente zumindest im Bereich der freien Schaufelenden radial so weit zurückgesetzt sind, dass im Normalbetrieb keine Berührung zwischen den Schaufelenden und den Leitelementen erfolgt. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass die Laufschaufelspitzen beim Anstreifen beschädigt werden können, insbesondere an harten, unnachgiebigen Leitelementspitzen. Das Zurücksetzen der Leitelementspitzen steht nicht im Widerspruch zu der Forderung, dass die Spitzen auf bzw. nahe bei der Kontur des Hauptströmungskanales liegen sollen, da die geringen radialen Spaltmaße zur Vermeidung des Anstreifens strömungstechnisch praktisch ohne Belang sind, d.h. die Rezirkulation nicht negativ beeinflussen.

Auch in den weiteren Unteransprüchen sind bevorzugte Ausgestaltungen der Rezirkulationsstruktur nach dem Hauptanspruch sowie ein Turboverdichter, eine Fluggasturbine und eine stationäre Gasturbine gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Dabei zeigen in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung:
1 einen Teillängsschnitt durch einen Verdichter in Axialbauart im Bereich einer gehäuseseitigen Rezirkulationsstruktur,
2 einen vergleichbaren Teillängsschnitt im Bereich einer nabenseitigen Rezirkulationsstruktur,
3 einen Teilquerschnitt durch die Rezirkulationsstruktur gemäß 1, 4 eine Teilansicht der Rezirkulationsstruktur gemäß 1 und 3 radial von Innen,
5 einen Teillängsschnitt im Bereich einer gehäuseseitigen, gegenüber 1 modifizierten Rezirkulationsstruktur,
6 einen Teillängsschnitt im Bereich einer gehäuseseitigen, gegenüber 1 und 5 modifizierten Rezirkulationsstruktur, und
7 einen weiteren Teillängsschnitt im Bereich einer gehäuseseitigen, nochmals modifizierten Rezirkulationsstruktur.
Die Rezirkulationsstruktur 1 gemäß 1 ist in das Gehäuse 5 eines Turboverdichters integriert und somit als „Casing Treatment" zu bezeichnen. Die Strömungsrichtung im beschaufelten Hauptströmungskanal 9 ist links mit einem Pfeil angedeutet, sie verläuft also von links nach rechts. Die Strömung trifft im gezeigten Bereich zunächst auf einen Leitschaufelkranz 13, dann auf einen Laufschaufelkranz 20 und schließlich wieder auf einen Leitschaufelkranz 14. Die radial äußere Kontur 1 1 des Hauptströmungskanals 9 entspricht der inneren Kontur des Gehäuses 5 und ist zur Verdeutlichung links und rechts der eigentlichen Darstellung strichpunktiert fortgesetzt. Die statische Rezirkulationsstruktur 1 wirkt mit dem Laufschaufelkranz 20 zusammen und liegt großteils axial vor diesem, d.h. stromaufwärts. Die zusammen mit den Leitelementen 37 die Rezirkulationsstruktur 1 bildende Ringkammer 29 grenzt radial von außen an den Hauptströmungskanal 9 an und ist zu diesem hin offen. Die Spitzen 41 der Leitelemente 37 liegen auf oder nahe bei der Kontur 11 des Hauptströmungskanales 9, d.h. sie fluchten zumindest annähernd mit der Gehäuseinnenkontur. Die Leitelemente 37 können aus einem Metall, wie einer Ni-Basislegierung, oder aus einem Leichtmetall, wie Al, oder aus einem Kunststoff, wie Thermoplaste, Duroplaste oder Elastomere, bestehen. Die vordere Wand 33 und die hintere Wand 34 der Ringkammer 29 sind ausgehend von ihren radial inneren Kanten 35, 36 nach vorne geneigt, um für die mit einem kleinen Pfeil angedeutete Rezirkulation strömungsgünstig zu sein.
Der Neigungswinkel der vorderen Wand ist mit α bezeichnet, er kann gleich oder unterschiedlich in Relation zum Winkel der hinteren Wand 34 sein. Zwischen der vorderen Wand 33, den Leitelementen 37 und der hinteren Wand 34 sind Aussparungen 45, 46 vorhanden, die Strömungsvorgänge innerhalb der Ringkammer in Umfangsrichtung zulassen, zusätzlich zur vorwiegend axial verlaufenden Rezirkulation. Mit 25 sind die freien Schaufelenden des Laufschaufelkranzes 20 bezeichnet, in deren Bereich Strömungsstörungen am ehesten auftreten. Die axiale Überlappung zwischen den Leitelementen 37 und den Schaufelenden 25 ist mit UE 1 bezeichnet.
Im Unterschied zu 1 zeigt 2 eine in eine rotierende Nabe 8 integrierte Rezirkulationsstruktur 2. Man erkennt im Hauptströmungskanal 10 von links nach rechts einen Laufschaufelkranz 21, einen Leitschaufelkranz 15 mit radial inneren, freien Schaufelenden 26 und einen Laufschaufelkranz 22. Eine solche, neue Anordnung einer Rezirkulationsstruktur wäre konsequenterweise als „Hub Treatment" zu bezeichnen. Die aus Ringkammer 30 und Leitelementen 38 bestehende Rezirkulationsstruktur 2 mit vorderen und hinteren Aussparungen 47, 48 zwischen der vorderen und hinteren Wand der Ringkammer 30 und den dazu beabstandeten Leitelemente 38 wirkt mit einem großteils stromabwärts liegenden Leitschaufelkranz 15 zusammen. Da hier das „Hub Treatment" rotiert und der Leitschaufelkranz 15 steht, wirkt die Rotordrehzahl voll als Differenzdrehzahl. Die Wirkungsweise unterschiedet sich prinzipiell nicht von der eines „Casing Treatments". In einem Turboverdichter können "Casing Treatment" und „Hub Treatment" auch kombiniert werden und in mehreren Stufen zur Anwendung kommen. Die radial innere Kontur 12 des Hauptströmungskanals entspricht hier der Außenkontur der Nabe 3. UE 2 ist die axiale Überlappung der Leitelemente 38 mit den Schaufelenden 26 des Leitschaufelkranzes 15. Die Leitelemente 38 sind am Übergang zu den Wänden der Ringkammer 30 festigkeitserhöhend gerundet.
3 zeigt im Querschnitt ein Detail aus 1. Die Leitelemente 37 sind um einen Winkel β so zur Radialen geneigt, dass die Schaufelenden 25 des Laufschaufelkranzes 20 die Rezirkulationsströmung ohne größere Verluste in die Ringkammer 29 hineinfördern, wobei die Drehrichtung (siehe Pfeil) zu beachten ist. Der Neigungswinkel β kann von radial Innen nach Außen bis auf den Wert „Null" abnehmen bei entsprechend gekrümmten Leitelementen.
Eine radiale Anordnung der Leitelemente, d.h. β = 0° ist möglich, aber weniger strömungsgünstig.
Die Ansicht gemäß 4 zu 3 zeigt die Schaufelprofilierung des Laufschaufelkranzes 20 in Verbindung mit seiner Drehrichtung (Pfeil) und vermittelt eine gute Vorstellung von der strömungsgünstigen Profilierung und Krümmung der Leitelemente 37. Der Fachmann vermag zu erkennen, dass der Rezirkulationsaustritt im Bereich der stromaufwärtigen Kante 35 der Ringkammer 29 in Relation zum Laufschaufelkranz 20 hier mit Gegendrall erfolgen soll. Mit 36 ist die stromabwärtige Kante der Ringkammer bezeichnet.
Die Rezirkulationsstruktur 3 gemäß 5 ist ein „Casing Treatment" mit einer in ein Gehäuse 6 integrierten Ringkammer 31. Die Leitelemente 39 reichen hier bis zur vorderen Wand der Ringkammer 31, im hinteren Bereich sind Aussparungen 49 vorhanden, in unmittelbarer Nähe der Schaufelenden 27 des Laufschaufelkranzes 23. UE 3 bezeichnet die axiale Überlappung der Leitelemente 39 mit den Schaufelenden 27. LR ist die axiale Länge der Ringkammer 31, HR deren radiale Höhe. Mit LS ist die axiale Länge der Schaufelenden 27 bezeichnet. Das Verhältnis LR zu LS soll 0,2 bis 1,5 betragen, das Verhältnis HR zu LR 0,1 bis 1,0. Die Spitzen 43 der Leitelemente 39 sind hier im Rotationsbereich der Schaufelenden 27 radial nach außen versetzt, um eine Berührung zu vermeiden. Mit 16 und 17 sind Leitschaufelkränze bezeichnet.
Die Rezirkulationsstruktur 4 in 6 mit Ringkammer 32 und Leitelementen 40 ist ebenfalls ein „Casing Treatment", das in ein Gehäuse 7 integriert ist und mit einem Laufschaufelkranz 24 zusammenwirkt. Im Unterschied zu 5 reichen hier die Leitelemente 40 bis zur hinteren Wand der Ringkammer 32. Aussparungen 50 sind hier aufgrund der zur vorderen Wand der Ringkammer 32 beabstandeten Leitelemente 40 im vorderen Bereich vorgesehen. Die Spitzen 44 der Leitelemente 40 reichen bis in den Rotationsbereich der Schaufelenden 28.
Die Rezirkulationsstruktur 51 gemäß 7 unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Ausführungen dadurch, dass für Strömungsvorgänge in Umfangsrichtung der Ringkammer 53 allseitig begrenzte Öffnungen 58, 59 im vorderen und hinteren Bereich der Leitelemente 56 vorhanden sind. Somit verbleiben festigkeitserhöhende Stege 60, 61, über welche die Leitelemente 56 mit der vorderen und hinteren Wand 54, 55 der Ringkammer 53 im Gehäuse 52 fest verbunden sind. Alternativ kann eine Öffnung 58 bzw. 59 durch eine zuvor beschriebene Aussparung aufgrund einer Beabstandung der Leitelemente zur Wand der Ringkammer 53 ersetzt sein. Es versteht sich, dass auch nur eine Öffnung 58 bzw. 59 im vorderen oder hinteren Bereich der Leitelemente vorgesehen sein kann.
Für alle Ausgestaltungen der Rezirkulationsstruktur gilt, dass die Spitzen 41 bis 44 und 57 der Leitelemente 37 bis 40 und 56 nicht radial nach außen versetzt sein müssen, wenn die Leitelemente aus einem weichen Leichtmetall oder einem Kunststoff hergestellt sind, weil eine Berührung mit den Schaufelenden 25 bis 28 zugelassen werden kann, ohne dass die Schaufeln beschädigt werden.

Claims

Rezirkulationsstruktur für Turboverdichter, insbesondere von Gasturbinen, mit einer konzentrisch zur Verdichterachse im Bereich der freien Schaufelenden eines Schaufelkranzes angeordneten Ringkammer, deren axiale Mitte stromaufwärts, d.h. vorderhalb der axialen Mitte der freien Schaufelenden liegt, und die radial an die Kontur des Hauptströmungskanales, des sogenannten Ringraumes, angrenzt, und mit einer Vielzahl von in der Ringkammer angeordneten, über deren Umfang verteilten Leitelementen, wobei die Ringkammer im vorderen und/oder hinteren Bereich einen Strömungsdurchtritt in Umfangsrichtung ermöglicht, und die Leitelemente mit zumindest einer Wand der Ringkammer verbunden und im übrigen freistehend ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die ringraumzugewandten Spitzen (41 bis 44, 57) der Leitelemente (37 bis 40, 56) auf und/oder nähe bei der Kontur (11,12) des Hauptströmungskanales (9,10) verlaufen und axial mit den freien Schaufelenden (25 bis 28) überlappen (UE 1 bis UE 4) oder axial an den Bereich der freien Schaufelenden (25 bis 28) angrenzen.
Rezirkulationsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der axialen Länge (LR) der Ringkammer (29 bis 32, 53) an der Kontur (11, 12) des Hauptströmungskanales (9, 10) zur axialen Länge (LS) der Schaufelenden (25 bis 28) 0,2 bis 1,5 beträgt.
Rezirkulationsstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der radialen Höhe (HR) zur axialen Länge (LR) der Ringkammer (29 bis 32, 53) 0,1 bis 1,0 beträgt.
Rezirkulationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axial vordere Wand (33, 54) und die axial hintere Wand (34, 55) der Ringkammer (29 bis 32, 53) ausgehend von ihren kreisförmig umlaufenden Kanten (35, 36) auf der Kontur (1 1) des Hauptströmungskanales (9) um den gleichen oder einen unterschiedlichen Winkel (α) stromaufwärts, d.h. schräg nach vorne, geneigt sind.
Rezirkulationsstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) der axial vorderen und der axial hinteren Wand der Ringkammer ausgehend von der Radialrichtung einen Wert im Bereich von 30° bis 60° aufweist.
Rezirkulationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (37 bis 40, 56) schaufelartig, räumlich gekrümmt, mit variierender Dicke und mit definierten Profilschnitten ausgeführt sind.
Rezirkulationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (37 bis 40, 56) – bei axialer Blickrichtung – in Umfangsrichtung um einem Winkel (β) geneigt oder in Umfangsrichtung gekrümmt angeordnet sind, wobei der Winkel (β) über die Länge der Leitelemente (37 bis 40, 56) variieren kann und so gewählt ist, dass der Eintritt der Rezirkulationsströmung in die Ringkammer (29 bis 32, 53) strömungstechnisch erleichtert wird, d.h. strömungsgünstig erfolgt.
Rezirkulationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringraumzugewandten Spitzen (43) der Leitelemente (39) zumindest im Bereich der freien Schaufelenden (27) radial so weit zurückgesetzt sind, dass im Normalbetrieb des Turboverdichters keine Berührung zwischen den Schaufelenden (27) und den Leitelementen (39) erfolgt.
Rezirkulationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (37 bis 40) aus einem Metall, wie Stahl oder einer Ni- oder einer Co-Basislegierung, einem Leichtmetall, wie Al, oder einem Kunststoff, wie Thermoplaste, Duroplaste oder Elastomere, bestehen.
Rezirkulationsstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ringraumzugewandten Spitzen (41 bis 44) der Leitelemente (37 bis 40) im Fall von Leitelementen aus Leichtmetall oder Kunststoff so nahe bei den freien Schaufelenden (25 bis 28) liegen, dass im Betrieb eine Berührung möglich ist.
Rezirkulationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsdurchtritt in Umfangsrichtung durch Öffnungen (58, 59) im vorderen und/oder hinteren Bereich der Leitelemente (37 bis 40, 56) erfolgt.
Rezirkulationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkammer (29 bis 32, 53) und die Leitelemente (37 bis 40, 56) integral mit einem sie aufnehmenden Bauteil (5 bis 7, 8, 52) ausgebildet sind.
Rezirkulationsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkammer (29 bis 32, 53) einschließlich der Leitelemente (37 bis 40, 56) einstückig oder als zumindest zwei in Umfangsrichtung aneinandergrenzende Segmente ausgeführt und lösbar an einem diese aufnehmenden Bauteil (5 bis 7, 8, 52) befestigt ist.
Rezirkulationsstruktur nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie gegossen, insbesondere feingegossen oder spanabhebend oder elektrochemisch (ECM) gefertigt ist.
Rezirkulationsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (37 bis 40) separat als einzelne Bauteile oder Bauteilgruppen, insbesondere als Leitelementsegmente, ausgeführt und lösbar in der Ringkammer (29 bis 32) befestigt sind.
Rezirkulationsstruktur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (37 bis 40) durch Schmieden oder Gießen oder durch elektrochemische Bearbeitung (ECM) und/oder spanabhebend gefertigt sind.
Rezirkulationsstruktur nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkammer (29 bis 32) spanabhebend und/oder durch Gießen oder Schmieden gefertigt ist.
Rezirkulationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein- oder mehrfach gehäusefest, d.h. statisch, im Bereich eines oder mehrerer Laufschaufelkränze (20, 23, 24) und/oder ein- oder mehrfach nabenfest, d.h. rotierend, im Bereich eines oder mehrerer Leitschaufelkränze (15) angeordnet ist.
Rezirkulationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsdurchtritt in Umfangsrichtung durch Aussparungen (45 bis 50) erfolgt.
Rezirkulationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsdurchtritt in Umfangsrichtung durch Aussparungen (45 bis 50) und/oder Öffnungen (58, 59) in den Leitelementen (37 bis 40, 56) im vorderen oder im vorderen und hinteren Bereich der Ringkammer (29 bis 32, 53) erfolgt.
Turboverdichter in Axial- und/oder Diagonal- und/oder Radialbauweise, umfassend wenigstens eine Rezirkulationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Flugtriebwerk, umfassend einen Turboverdichter nach Anspruch 21.
Stationäre Gasturbine, umfassend einen Turboverdichter nach Anspruch 21.