DE2338718A1 - Radialverdichterlaufrad fuer turbomaschinen - Google Patents

Description

MOTOEEM- UND TURBINEN-Ulilüi: 2338718

MÜNCHEN GMBH.

München, den 27. Juli 1975

Eadialverdichterlauf rad für Turbomaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Eadialverdichterlaufrad für Turbomaschinen.

Eadialverdichter werden z.B. bei Kleingasturbinentriebwerken, Turboladern oder Hubtriebwerken in Kompakt-Bauweise vorgeschlagen.

Bei derartigen bekannten Turbomaschinen sind oftmals zwei oder mehrere Massenströme unterschiedlichen Verdichtungsdruckverhältnisses erwünscht.

Bei den sogenannten "Kleingasturbinentriebwerken" oder bei Hub triebwerken in Flach- bzw. Kompakt-Bauweise, z.B. nach der deutschen Auslegeschrift 2 o47 781, werden zur Erzielung zweier unterschiedlicher Verdichtungsdruckverhältnisse zwei hintereinandergeschaltete Eadialverdichter unterschiedlicher

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Auslegung "benötigt, um einerseits einen ersten Luftstrom relativ niedrigen Druckverhältnisses und andererseits einen zweiten Verdichterluft strom relativ hohen Druckverhältnisses zur Beaufschlagung der Grund- bzw. Kerntriebwerks einheit bereitstellen zu können.

Bekannt wäre hierfür auch eine Anordnung mit zwei parallel zueinander arbeitenden Verdichtern, die die beiden Luftströme getrennt auf die erforderlichen Druckniveaus verdichten. Bei der zuerst erwähnten Verdichterkonzeption wird in der Regel ein erster Verdichter zunächst die gesamte Masse der späteren beiden Teilströme auf ein erstes Druckniveau verdichten und dann, nach Abzweigung des ersten Teilstromes, der zweite Verdichter den zweiten Teilstrom allein weiter auf das zweite höhere Druckniveau verdichten müssen.

Die Nachteile derartiger Verdichterkonzeptionen äußern sich, neben relativ hohen Werten für Bauaufwand, Kosten, Gewicht und Baulänge auch in entsprechenden Druckverlusten durch, mehrmalige Str ömungsuml enkimg.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radialverdichter zu schaffen, in dem mindestens zwei Luftmassen durch gesetzt und dabei auf verschiedene Druckverhältnisse verdichtet

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werden können und dies alles mit einem einzigen Radialverdichterlaufrad unter Vermeidung der zu eingangs angeführten "Verdichterkonzeptionen an Turbomaschinen vorgebrachten Nachteile.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Radialverdichterschaufeln entsprechend der Anzahl der vom Verdichterrad zu erzeugenden Teilströme unterschiedlichen Druckverhältnisses stufenförmig zueinander versetzte Abströmkanten aufweisen.

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes werden den zueinander versetzten Enden der Laufradbeschaufelung voneinander gesonderte Diffusoren nachgeschaltet.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal können die Radialverdichterschaufeln mit mindestens jeweils einer sich ganz oder teilweise entlang der Schaufel erstreckenden Rippe zur voneinander gesonderten Führung der Teilströme versehen sein.

Anhand einiger Ausführungsbeispiele ist die Erfindung in den Zeichnungen weiter erläutert; in den Zeichnungen ist

Fig. i der Mittellängsschnitt eines.Radialverdichterlaufrads in einer ersten Ausführungsform,

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Fig. 2 der Mittellängsschnitt eines Badialverdichterlaufrads in einer zweiten Ausführungsform und

Fig. 3 der Mittellängsschnitt eines Badialverdichterlaufrads in einer dritten Ausfuhrungsform.

Das Radialverdichterlaufrad nach Fig. 1 ist in üblicher Veise mit einer Radialverdichterbeschaufelung 2 versehen, die zunächst die aus beiden Massen bestehende gesamte Luftmasse ansaugt und gemeinsam verdichtet. Bei Erreichen der Umfangsgeschwindigkeit für das erste Druckniveau wird die erste Teilmasse dem Verdichtungsprozeß entzogen, indem die Beschaufelung an der Stelle 3 stufenförmig abgesetzt ist und damit eine erste Teilluftmenge einem Diffusor 4 zugeleitet wird, der in üblicher Weise durch Absenkung der Geschwindigkeit den statischen Druck in der Strömung erhöht. Die zweite Teilluftmenge wird im Teil 4-¹ der Beschaufelung, der auf den stufenförmigen Absatz 3 folgt, auf eine höhere Umfangsgeschwindigkeit gebracht, die dem geforderten zweiten Druckniveau entspricht und dann einem zweiten Diffusor 5 zugeleitet. Statt der dargestellten Anordnung, die für zwei Teilströme ausgelegt ist, können durch mehrfache Abstufung auch mehrere Teilströme unterschiedlich verdichtet werden.

Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gegenüber Fig. 1 unveränderte Teile, weicht Fig. 2 von Fig. 1 dahingehend ab,

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daß die austrittsseitigen Enden der Radialverdichterschaufeln unter Bezug auf Fig. 1 in umgekehrter Reihenfolge zueinander abgestuft sind; d.h., die auf ein relativ niedriges Druckniveau zu verdichtende erste Teilmasse des gesamten Verdichterluftstromes wird an der dem Laufradkörper nächst liegenden Stelle 7 dein, Radialverdichter entzogen, während die auf ein höheres Druckniveau zu verdichtende Teilmasse im verlängerten Teil 8, der auf den A"bsatz 7 folgt, weiterverdichtet wird.

Den austrittsseitig zueinander abgestuften Stellen 7 und 9 der Radialverdichterschaufeln 6 sind wiederum Diffusoren 1o und 11 nachgeschaltet.

In Fig. 3 ist ein Radialverdichterrad dargestellt, daß - wie zuvor beschrieben - aus einem Radkörper 1 mit Beschaufelung 2 besteht und ebenfalls zwei Teilströme getrennten Diffusoren 4·, 5 zuleitet. Im Gegensatz zur Fig. 1 ist aber die Beschaufelung mit einer umlaufenden Rippe 12 versehen, die eine StrÖmungskanalwand darstellt und die beiden Teilströme bereits am Verdichtereintritt trennt. Diese Anordnung dient dazu - vornehmlich bei höheren Verdichter-Druckverhältnissen - möglichen Betriebsstörungen, bei bestimmten stationären oder instationären Betriebs zuständen vorzubeugen.

Je nach der Anzahl der zu fördernden Teilströme unterschiedlichen Druckverhältnisses kann eine größere oder kleinere Anzahl zur

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voneinander gesonderten Führung der.Teilströme diendener Bippen vorgesehen sein.

Weiterhin ist es selbstverständlich, auch möglich., die Hippenanordnung sinngemäß bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 vorzusehen.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   y Radialverdichterlaufrad für Turbomaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialverdichterschaufeln entsprechend der Anzahl der vom Verdichterrad zu erzeugenden Teilströme unterschiedlichen Druckverhältnisses stufenförmig zueinander versetzte Abströmkanten aufweisen.
2. 2. Radialverdichterlaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den zueinander versetzten Enden der Laufrad beschaufelung voneinander gesonderte Diffusoren nachgeschaltet sind.

   $. Radialverdichterlaufrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialverdichterschaufeln mit mindestens jeweils einer sich ganz oder teilweise ent lang der Schaufel erstreckenden Rippe zur voneinander gesonderten Führung der Teilströme versehen sind.

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