DE2850452A1 - Drehkompressoren - Google Patents

Description

Es wird ein Fließstabilisator geschaffen, der den FIuS eines Strömungsmittels durch, die Leitungen des Kanalladeleitrades ausgleicht, das bei Zentrifugaldrehkoinpressoren angewandt wird. Es werden Schlitze in den Seitenwänden der den Fluß trennenden Schaufeln in dem Ladeleitrad angewandt. Die Schlitze offnen sich in Hohlräume im Inneren der Schaufeln. Die Mehrzahl der Hohlräume steht vermittels Öffnungen in der Ladeleitradwand mit einer gemeinsamen geschlossenen Hauptleitung in Verbindung. Die Strömungsverbindung zwischen der Mehrzahl der Leitungen in dem Ladeleitrad und der umgebenden gemeinsamen Hauptleitung führt zu einer Verbesserung des Arbeitsbereiches des Kompressors/ da plötzliche Druckanstiege in einer oder mehreren Leitungen schnell ausgeglichen werden.

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Ladeleiträdern, die bei Gasturbinen angewandt werden, und zwar insbesondere Hochleistungsturbinen, wie sie für den Antrieb von Flugzeugen angewandt werden. Bei derartigen Turbinen stellen das Ladeleitrad und der zugeordnete Kompressor wesentliche Bestandteile für das Unterdrucksetzen der Luft dar als ersten Arbeitsschritt zum Erzeugen eines hochenergetischen heißen Gasstroms.

Drehkompressoren werden oftmals für diesen Zweck angewandt und weisen ein Verdichterrad oder Rotor auf, der der Luft Energie vermittelt im wesentlichen in Form einer erhöhten Geschwindigkeit. Die hohen Geschwindigkeiten der aus der Auslaßseite des Verdichterrades abgegebenen Luft sind für eine praktische Anwendung bezüglich der Verbrennung des Brennstoffs zu groß. Deshalb verfährt man allgemein dergestalt, daß unmittelbar stromab zu dem Verdichterrad ein Ladeleitrad vorgesehen wird. Das Ladeleitrad vermittelt der abgegebenen Luft eine negative Beschleunigung auf relativ niedrigere Geschwindigkeiten und wandelt einen Hauptteil der Geschwindigkeitsenergie in statische Druckenergie um. Bei den meisten Kompressoren weist das Verdichterrad oder Rotor vorspringende Schaufeln auf, über die der Luft in diskreten Wegen während einer Beschleunigung derselben verläuft. In gleicher Weise besitzt das Ladeleitrad oder der Stator Schaufeln, die die mit hoher Geschwindigkeit abgegebene Luft in diskrete Fließwege aufspalten.

030022/03

Ein Hauptproblem bei dem Betrieb von Kompressoren ist die unter der Bezeichnung schneller Druckanstieg bekannte Erscheinung. Wenn dieser Zustand eintritt, wird der Fluß der Luft durch den Kompressor gedrosselt und zwar entweder örtlich oder vollständig, und in einigen Fällen kann ein Rückfluß der Luft eintreten. Das Ergebnis des plötzlichen Druckanstiegs in dem Kompressor ist eine Verringerung der Kraft und bedingt häufig ein Erlöschen der Verbrennungskammer und in diesem Fall ergibt sich ein vollständiger. Verlust der Eraft.

Bei einer gegebenen Turbinengeschwindigkeit wird ein schneller Druckanstieg eintreten, wenn die aerodynamische Belstung der Flügel oder Schaufeln über einen gegebenen Grenzwert ansteigt, wodurch sich ein Äbtrennen der Luft von den Oberflächen der Fließkanäle und ein Zustand hoher Turbulenz ergibt. Dieser Grenzwert schwankt bei verschiedenen Kompressorbauarten und ergibt sich für jeden Kompressor anhand der sogenannten Kompressorkarte. Wenn man die Charakteristika einer gegebenen Bauart kennt, ist es möglich den Betrieb der Turbine zu steuern, und zwar im wesentlichen über die Geschwindigkeit, mit der der Brennstoff der Verbrennungskammer zugeführt wird, so daß ein Sicherheitsbereich sowohl im Gleichgewichtszustand als auch im Übergangsbetrieb eintritt.

Man hat in verschiedener Weise versucht das Problem des schnellen Druckanstiegs zu lösen. Die DE-PS 1 938 132 und die GB-PS 1 043 168 zeigen Ausführungsformen, bei denen der Druck von einem höheren auf einen niedrigeren Wert abgelassen wird, um den Aufbau von Stoßwellen in den Kehlen der Ladeleitradkanäle zu vermeiden. Der Druckablaß wird erreicht vermittels Verbindungsrohren, die entweder das Strömungsmittel zu einer Stelle niedrigeren Drucks in dem System zurückführen oder denselben ablassen.

Die US-PS 3 768 919 zeigt ein Rohr-Ladeleitrad mit einer aerodynamisch veränderbaren Kehlenfläche. Es ist eine Reihe öffnungen in dem Kehlengebiet der Ladeleitradkanäle vorgesehen, um so momentan unter Druck stehende und aus dem Ladeleitrad kommende Luft einzudrücken, wodurch aerodynamisch die Fließcharakterstika der Kehle verändert und ein schneller Druckanstieg während des Betriebs

-S-

Ü30022/0390

- 6 ~
der Stufe über deren normaler Druckanstieglinie verhindert wird.

Die US-PS 3 006 145 zeigt ein Steuersystem zum Vermeiden eines Druckanstiegs, das ein Kompressor-Druckablaßsystem benutzt. Es findet ein Druckablaßventil Anwendung, das sowohl auf die Kompressor-Rotorgeschwindigkeit als auch die Beschleunigung des Kompressor-Rotors anspricht.

Der Erfindungsgegenstand unterscheidet sich nun von dem abgehandelten Stand der Technik dahingehend, daß Schlitze in den Seitenwänden des Kehlenabschnitts jeder Schaufel des Ladeleitrades vorgesehen sind. Diese Schlitze stehen über Hohlräume in jeder Schaufel mit einer geschlossenen Hauptleitung in Verbindung. Die durch das Anwenden einer geschlossenen Hauptleitung erzielten günstigen Ergebnisse sind vermittels Testinstrumentation verifiziert worden. Anhand arbeitender Ladeleiträaer erhaltene Daten zeigen, daß Stoßwellen dazu neigen sich in den Kehlengebieten einiger Kanäle aufzubauen, bevor dies in anderen erfolgt. Dies kann auf Ungenauigkeiten der Schaufeln zurückgeführt werden oder durch die Schatteneffekte der Strebenschaufeln in den Kompressorstufen verursacht werden. Das Anwenden einer geschlossenen Hauptleitung in Verbindung mit den Schlitzen in den Kanalwänden mildert das Problem dahingehend, daß die Neigung zum Auftreten plötzlicher Druckanstiege in einem oder mehreren Kanälen schnell über alle Kanäle ausgeglichen wird, und zwar aufgrund eines Flusses hinein und heraus aus der Verbindenden Hauptleitung.Diese Erscheinung wird in keiner der angegebenen Patentschriften nach dem Stand der Technik erwähnt.

V7enn auch der Srfindungsgegenstand allgemein Kompressoranordnungen betrifft, wird derselbe unter Bezugnahme auf eine Kompreseorstufe erläutert, der eine radiale Flußladeleitrad mit Schaufeln und ain ringförmiges Radialfluß-Verdichterrad besitzt, dessen innerer Umfang eng benachbart zu dem Zvuslaßende des Verdichterrades vorliegt. Der Einlaß des Ladeleitrades weist einen Einlaßraum ohne Schaufeln für die Aufnahme des von dem Verdichterrad abgegebenen Strömungsmittels auf.

Der Einlaßraum wird durch im Abstand zueinander vorliegende Wände gebildet, die sich in der gleichen Richtung wie die Umkleidung des Verdichterrades erstrecken. Zwischen diesen Wänden des Lade-

— 7 —

030022/O39O

leitrades liegt eine Mehrzahl keilförmiger Schaufeln vor. Diese Schaufeln sind symmetriKch angeordnet und benachbarte Schaufeln bilden dazwischen eine Mehrzahl einander schneidender Kanäle, die sich von dem ringförmigen Einlaßraum aus nach außen in einer Richtung erstrecken, die tangential zu dem inneren umfang des Ladeleitrades verläuft.

Jeder Kanal weist ein konvergierendes Singangsteil unmittelbar benachbart zu dem keine Schaufeln aufweisenden ringförmigen Einlaß auf. Hieran schließt sich ein Kehlenabschnitt mit konstantem Querschnitt an. Stromab zu dem Kehlenabschnitt öffnet jeder Kanal sich in eine Fläche sich vergrößernden Querschnitts, wodurch die Strömungsmittelgeschwindigkeit gegen einen Druckanstieg ausgetauscht wird. Der divergierende Abschnitt jedes Kanals endet in einer Auslaßleitung.

Die Erfindung betrifft das Vorsehen eines Flußausgleiches zwecks Verhindern eines schnellen Druckanstiegs und stabilisieren des Strömungsmittelflusses durch die Ladeleitradkanäle. Der Fließausgleich wird dadurch erreicht, daß Schlitze in der nach innen gerichteten Wand jeder keilförmigen Schaufel ausgebildet werden. Jeder Schlitz steht mit einem Hohlraum im Inneren der Schaufel in Verbindung. Durch eine der im Abstand zueinander vorliegenden Wände des Ladeleitrades vorgesehene öffnungen ermöglichen es, daß die Mehrzahl der Hohlräume mit einer geschlossenen Hauptleitung in Verbindung steht. Wie weiter unten erläutert, sind verschiedene örtliche Anordnungen und Konfigurationen der Schlitze ausprobiert worden. Die bevorzugte Ausführungsform bedingt das Ausbilden von querseitigen Schlitzen in dem Khelnabschnitt jedes Kanals.

Das Vorsehen einer gemeinsamen Hauptleitung in Verbindung mit den Schlitzen in der Niederdruckseite jeder Schaufel ermöglicht es das Strömungsmittel in die Hauptleitung und aus derselben heraus fließen kann über die Mehrzahl der Höhlräume im Inneren der Schaufeln, wodurch sich ein Druckausgleich in allen Kehlenabschnitten der Kanäle ergibt. Hierdurch ergibt sich eine ausgeprägte Verbesserung bezüglich des schnellen Druckanstiegs.

300 2 2/0 390

Die Ausformung der Schlitze kann die Leistungsfähigkeit beeinflussen . Es sind verschiedene Konfigurationen ausprobiert worden« Erfindungsgemäß erfolgt der Druckausgleich vermittels einer geschlossenen gemeinsamen Hauptleitung in Kombination mit Hohlräumen und Schlitzen, die mit jedem der Ladeleitradkanäle in Verbindung stehen.

Vorschläge nach dem Stand der Technik zum Verbessern der unerwünschten Erscheinung des schnellen Druckanstiegs oder des Arbeitsbereiches eines gegebenen Kompressors haben entweder Nachteile bezüglich der Leiestungsfähigkeit bedingt oder waren in ihrer Wirksamkeit begrenzt oder es lagen beide Faktoren vor.

Die wesentliche der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, den schnellen Druckanstiegsbereich von Drehkompressoren für das Unterdrucksetzen kompressibler Strömungsmittel zu erhöhen.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen derartigen Druckanstiegsbereich unter gerinstmöglicher nachteiliger Wirkung auf den Wirkungsgrad des Kompressor oder der Turbine zu erzielen bzw. tatsächlich eine Verbesserung des Wirkungsgrades zu erreichen.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das Auftreten von plötzlichen schnellen Druckanstiegen sowohl in den umlaufenden als auch stationären Teilen des Kompressors hintenanzuhalten, unabhängig davon, ob es sich um einen Radialfluß- oder Achsialflußkompressor handelt.

Erfindungsgemäß werden die Aufgaben dadurch gelöst, daß ein Kompressor vorgesehen wird, der einen Rotor und ein relativ stationäres Ladeleitrad besitzt, die zusammen eine Kompressorstufe bilden. Wenigstens einer dieser Bestandteile weist eine Mehrzahl an Fließkanälen auf, die durch Schaufeln unterteilt werden. Die Seitenwände der Schaufeln des Ladeleitrades bilden Kanäle, die zusammen einen Kehlenabschnitt stromab zu den Vorderkanten der Schaufeln bilden. In den Wänden des Kehlenabschnittes sind Schlitze vorgesehen. Die Schlitzöffnungen stehen mit Hohlräumen in jeder Schaufel in Verbindung. Die Hohlräume werden sodann mit einer geschlossenen Hauptleitung in Verbindung gebracht, die die Außenwand des Ladeleitrades umgibt. Indem in diesEr Weise die Fließkanäle in Verbindung gebracht werden, werden die zu einem plötz-

030022/0390 " ⁹ '

lichen schnellen Druckanstieg führenden Bedingungen zwischen den verschiedenen Fließkanälen ausgeglichen. Dort wo Fließbedingungen in einem gegebenen Kanal gegebenenfalls zu einem schnellen Druckanstieg führen, der sich aufbauen und zu allen Kanälen fortpflanzen kann, bedingt die Hauptleistungsverbindung einen Abbau derartiger Bedingungen dergestalt, daß die einzelnen Kanäle aerodynamisch nicht überladen werden und der Druckanstiegsbereich und der Arbeitsbereich erheblich vergrößert werden. Der vergrößerte Druckanstiegsbereich ermöglicht einen Berieb bei höheren Druckverhältnissen und hieraus resultiert Verbesserung des Wirkungsgrades des Kompressors und der Turbine und die Verbesserung des Arbeitsbereiches führt zu einem größeren Sicherheitsbereich des Turbinenbetriebs.

Die Schlitze sind vorzugsweise längs einer Linie gleichen Drucks innerhalb jedes Kanalkehlenabschnittes anogeordnet. Die Schlitze können vdirteilhafterweise auf der gleichen Schaufelsaugfläche angeordnet werden. Die Schlitze können ebenfalls auf mehr als einer Fläche der Fließkanäle angewandt werden. Bei Achsialflußkompressor-RotDren befindet sich die Schlitzanordnung vorzugsweise an den Endteilen der Schaufeln, die die Fließkanäle begrenzen. Die Schlitze sind ebenfalls bei sogenannten Rohrladeleiträdern wirksam.

Die verbindende Hauptleitung kann ebenfalls auf einen niedrigeren Druck während kritischer Teile des Turbinenbetriebs wie der Beschleunigung abgelassen werden, um so zeitweilig eine noch größere Verbesserung des Arbeitsbereiches des Kompressors zu erzielen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten längsseitigen Halbschnitt durch eine Gasturbine derart, bei der der erfindungsgemäße Kompressor vorteilhafterweise Anwendung finden kann;

Fig. 2 eine im vergrößerten Maßstab ausgeführte Ansicht längs der Linie 2-2 nach der Figur 1;

Fig. 3 eine in einem weiteren vergrößerten Maßstab ausgeführte Ansicht eines Teils des in ör Figur 2 gezeigten Ladeleitrades und erläutert insbesondere den Erfindungsgegenstand;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 nach der Figur 3;

030022/0390 - 10 -

- 10 Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 nach der Figur 3;

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie die Figur 3 und zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform;

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 nach der Figur 6;

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich derjenigen nach der Figur 3 und zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform;

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 nach der Figur 8;

Fig. 10 eine Ansicht ähnlich derjenigen nach der Figur 3 und zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform;

Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 nach der Figur 10;

Fig. 12 einen Schnitt ähnlich wie demjenigen nach der Figur 3 längs der Linie 12-12 nach der Figur 13 und zeigt den Erfindungsgegenstand in einer anderen Art eines Radialfluß-Ladeleitrades, das als Rohrladeleitrad bekannt ist;

Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie 13-13 nach der Figur 12; Fig. 14 einen Schnitt längs der Linie 14-14 nach der Figur 12;

Fig. 15 eine schematische Ansicht des Erfindungsgegenstandes in einem Turbinensteuersystem;

Fig. 16 einen längsseitigen Schnitt eines Teils eines Achsialflußkompressors, bei dem der Erfindungsgegenstand angewandt wird;

Fig. 17 eine Fließkaskade der in der Figur 16 gezeigten Rotorblätter;

Fig. 18 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt längs der Linie 18-18 nach der Figur 16;

Fig. 19 eine schematische Darstellung der Arbeitsparameter des Kompressors.

Unter Bezugnahme auf die Figur 1 wird die Art Gasturbine erläutert, jjei der der Erfindungsgegenstand insbesondere Anwendung findet. Derartige Turbinen sind allgemein bekannt, so daß die Figur 1 stark vereinfacht ausgeführt ist und bauliche Einzelheiten fortgelassen worden sind.

Die Gasturbine 10 weist als Grundeinheiten einen Radialflußkompressor 12, eine Verbrennungskammer 14 und eine Turbine 16 auf, die gelegentlich kollektiv als ein Gasgenerator bezeichnet werden.

030022/0390

Es wird Luft in den Kompressor 12 durch einen Einlaß 18 eingeführt, der dieselbe in achsialer Richtung für die Einführung in den Kompressor 12 führt. Der letztere weist einen Verdichter 20 mit einer Habe 22 und Schaufeln 24 auf. Die Nabe 22 und eine umgebende Umkleidung 26 begrenzen einen ringförmigen Fließweg, der sich von dem achsial ausgerichteten Eingang zu einem in Umfangsrichtung verlaufenden Ausgang krümmt, wobei der Fließweg progressiv in seiner Fläche in Richtung auf den radialen Auslaß verringert wird. Bei Umlaufen des Verdichters treiben die Schaufeln 24, die eng benachbart zu der Umkleidung 26 vorliegen, die Luft mit zunehmenden Geschwindigkeiten an und geben dieselbe in Umfangsrichtung zu dem radialen Auslaß mit erheblich erhöhten Gesamtdrücken ab.

Die aus dem Kompressor abgegebene Luft tritt sodann in ein Radialflußladeleitrad 28 ein, von wo aus dieselbe in achsialer Richtung geführt und in ein Achsialladeleitrad oder Führungsschaufeln 30 überführt wird, die die unter Druck stehende Luft der Brennkammer 14 zuführen, die mit Umkehrfluß arbeitet. Die unter Druck stehende Luft fließt in eine ringförmige Verbrennungskammer 32 wo dieselbe die Verbrennung des aus den Düsen 34 abgegebenen Brennstoffs unterhalt unter Erzeugen eines hochenergetischen heißen Gasstroms. Dieser heiße Gasstrom wird sodann nach innen über einen Winkel von etwa 180° zu der Düsentrennwand 32 der Turbine 16 geführt. Der heiße Gasstrom wird sodann durch einen Schaufelrotor 38 geführt, der direkt an das Verdiehterrad des Kompressors angekuppelt ist. Die Turbine entnimmt einen Teil der Energie des heißen Gasstroms, um so das Verdiehterrad des Kompressors anzutreiben.

Der Hauptteil der verbleibenden Energie des heißen Gasfetroms wird sodann in Arbeit umgewandelt, z.B. vermittels Abgabe durch eine Antriebsdüse oder, wie hier erläutert, durch Antrieb einer Turbine 40. Die letztere weist eine Düsentrennwand angeordnet auf einem Gestellteil 44 auf, die den heißen Gasstrom durch einen Schaufelrotor 46 führt. Der Schaufelrotor 46 ist auf einer sich nach vorne erstreckenden Welle 48 angeordnet, die, allgemein gesehen, eine zu große Drehgeschwindigkeit aufweist, um direkt an eine Antriebseinheit angekuppelt zu werden. Deshalb wird üblihherweise an dem vorderen Ende der Turbine 10 ein Getriebe 50 vorgesehen. Die ausgehend vonder Welle 48 in das Getriebe eingeführte Geschwindigkeit

030022/0390 " ¹² "

wird auf eine wesentlich geringere Drehgeschwindigkeit verringert und sodann von der Kraftabgabewelle_r nicht gezeigt_f des Getriebes die Antreibskraft abgenommen.

Unter Bezugnahme auf die Figur 2 wird dort im einzelnen der Kompressor 12 erläutert. Die Verdichterradschaufeln 24 sind vorzugsweise einteilig mit der Nabe 22 ausgeführt, und deren hintere Kanten liegen an dem umfang der Nabe vor. Der Auslaß des Verdichterrades erstreckt sich somit um den Umfang desselben mit einer_r in einer achsialen Richtung gesehenen, Breite von der Nabenseite zu der Umkleidungsseite der Schaufeln 24, und zwar allgemein zwischen parallelen Ebenen senkrecht zu der Verdichterradachse.

Die Auslaßgeschwindigkeiten des von dem Verdichterrad abgegebenen Gases sind sehr hoch und liegen bei modernen Kompressoren üblicher Weise bei Überschallgeschwindigkeit. Das Ladeleitrad 28 ist deshalb so vorgesehen, daß in wirksamer Weise ein Hauptteil der Geschwindigkeitsehergie der von dem Verdichterrad abgegebenen Luft in statische Druckenergie umgewandelt wird bei Verringern der Fließgeschwindigkeit auf eine wesentlich geringere Geschwindigkeit, und zwar kompatibel mit den Arbeitscharakteristika der Verbrennungskammer 14. Das Ladeleitrad 28 kann herkömmlichen Aufbau dahingehend besitzen, daß eine Mehrzahl von tangential verlaufenden Fließkanälen 52 vorgesehen ist, die durch keilförmige Schaufeln 54 angeordnet zwischen einer vorderen Wand 56 und einer hinteren Wand 58, siehe ebenfalls die Figuren 4 und 5, begrenzt werden. Die vordere Wand 56 kann als eine Verlängerung der Umkleidung 26 ausgebildet sein und ist allgemein mit den UmkleidungsSeiten der hinteren Kanten der Schaufeln 24ausgerichtet. Die hintere Wand 58 kann durch ein Gestellteil 60 gebildet werden und ist allgemein mit den Nabenseiten der Schaufeln 24 ausgebildet.

Die in Umfangsrichtung erfolgende Luftabgabe aus dem Verdichterrad 20 wird in diskrete Fließwege durch die Führungskanten 62 der Schaufeln 52 aufgeteilt unter Eintritt in die Kanäle 52, die einen rechtwinkligen Querschnitt besitzen. Jeder Kanal 52 weist ein geringfügig konvergierendes Einlaßteil auf, das zu einem Kehlenabschnitt th (Figuren 3 und 4) führt, und stromab hierzu nimmt die Querschnittsfläche in gesteuerter Weise so zu, daß eine größtmögliche Geschwindigkeitsverringerung und Aufbau des statischen

030022/0390

Drucks über eine kleinste Fließlänge erfolgt.

Die Schaufeln 54 oder wenigstens der Stromaufteil derselben wirken als Flügel und weisen Saugflächen 64 und Druckflächen 66 auf. Nominal liegt ein Auffallwinkel von 0° der auf die Saugflächen 64 auftreffenden Luft vor. Veränderungen des statischen Druckgradienten (in Beziehung zu der Fließgeschwindigkeit) und des Auffallwinkels über bestimmte Grenzwerte hinaus führt zu einer Fließtrennung der Luft und bedingt eine Erhöhung der flicke der Grenzschicht der Luft längs der Saugflächen, über bestimmte Grenzwerte hinaus niegen derartige Erhöhungen zu einer Verringerung der iiassenflußrate der Luft für eine gegebene Turbinengeschwindigkeit bis eine turbulente Trennung der Luft von den Kanalflächen, und zwar insbesondere den Saugflächen eintritt. Dies kann sodann zu einem schnellen Druckanstieg führen. Die Wirkung eines derartigen Druckanstieges besteht darin, daß der Luftfluß gedrosselt oder blockiert wird, und in einigen Fällen erfolgt aufgrund der Dynamik der kompressiblen Fluids, d.h. Luft ein Fluß in entgegengesetzter Richtung durch den Kompressor. Der schnelle Druckanstieg wird üblicherweise in einem oder wenigen Fließkanälen initiiert und pflanzt sich dann aufgrund der sich ergebenden Druck- und Fließstörungen zu benachbarten Kanälen aus bis der Zustand des schnellen Druckanstiegs in dem gesamten Kompressor vorliegt. Wenn auch isolierte Taschen einer Fließtrennung zeitlich begrenzt vorliegen können, ist es doch typisch für den geschilderten Zustand eines schnellen Druckanstiegs, daß sich derselbe schnell fortpflanzt, wenn nicht gar spontan vorliegt, wodurch in der Verbrennungskammer die Flamme ausgeht und ein völliger Verlust der Turbinenkraft vorliegt. Dieser Vorgang kann bei dem Antrieb eines Flugzeuges ernsthafte, »/enn nicht sogar kastastropha-Ie Folgen haben.

Die grundlegenden Fließparameter der Geschwindigkeit und des Auffallwinkels sind bei jeder Arbeitsgeschwindigkeit der Turbine proportional dem Druckverhältnis über dem Kompressor und dem durch denselben erfolgenden Massenfluß der Luft. Diese letzteren Parameter können direkt oder indirekt für die Steuerung des Turbinenbetriebes gemessen werden, und zwar üblicherweise vermittels der Geschwindigkeit des Brennstofflusses zu dEr Verbrennungskaraer um so Zustände zu vermeiden, die zu einem schnellen Druckanstieg

030022/0390 - 14 -

führen. Diese Verhältnisse, die sich bei unterschiedlichen Bauarten von Kompressoren ändern, werden üblicherweise durch das wiedergegeben, was man als Kompressorkarte bezeichnet und eine typische Kompressorkarte ist in der Figur 19 wiedergegeben. Diese Karte gibt das Verhältnis zwischen dem Gewichtsfluß oder der Massenflußrate und dem üruckverhältnis über dem Kompressor bei drei Turbinengeschwindigkeifcen (Li) von 50%, 80% und 100% durch die dünnen Linien auf der Karte wieder. Man sieht, daß der Xassenfluß konstant bleibt bei einer gegebenen Turbinengeschwindigkeit bei Zunahrae des Druckverhältnisses über einenDrosselflußbereich c und sodann abnimmt, bis der schnelle Druckanstieg an der Stelle eintritt, der auf der dünnen Druckanstiegslinie auf der Karte angezeigt ist. Die Druckanstiegslinie ist eine Aufzeichnung einer unendlichen Anzahl an Turbinengeschwindigkeiten, bei denen dieser schnelle Druckanstieg eintritt.

Um Bedingungen zu vermeiden, bei denen derschnelle Druckanstieg eintritt, wird der normale Turbinenbetrieb bei einem Druckverhältnis gehalten, das angenähert an dem oberen Ende des Drosselflußbereiches bei jeder gegebenen Geschwindigkeit liegt. Eine Aufzeichnung einer unendlichen Anzahl derartiger Arbeitspunkte bildet die dünne unterbrochene Arbeitslinie für einen typischen herkömmlichen Kompressor. Der Rand zwischen der Druckanstiegslinie und der Arbeitslinie für ein Arbeiten unter Gleichgewichtszustandsbedingungen schützt gegen abnormale Bedingungen, die den Luftfluß oder das Druckverhältnis beeinflussen können und führt ebenfalls zu einer sicheren und schnellen Turbinenbeschleunigung ohne schnellen Druckanstieg.

Ein Maß für die Kompressorleistung ist dessen Arbeitsbereich, und eine bevorzugte Definition desselben besteht in folgendem:

(Massenfluß) - (Massenf lgtß)

Drossel Druckanstieg

Arbeitsbereich = χ 100%

(Massenfluß)

Durch Vergrößern des Arbeitsbereiches des Kompressors ergibt sich eine verbesserte Leistungsfähigkeit ohne die Gefahr des schnellen Druckanstiegs.

- 15 -

030022/0390

Die nachfolgend beschriebenen Anordnungen vergrößern den Arbeitsbereich und erhöhen Druckanstiegslinie oder den Druckanstiegsbereich des typischen Kompressors, dessen Leistungsfähigkeit durch die dünnen Linien in der Figur 19 wiedergegeben v/erden.

Bei der bevorzugten Ausführungsforsa nach den Figuren 2 bis 5 erstreckt sich ein Schlitz 68 längs der Höhe jeder Kanalsaugfläche 64 an derii Kehlenabschnitt th. Der Schlitz δδ erstreckt sich in die. Schaufel 54 biszu einem Hohlraum 70, der sich in einen Kanal 72 öffnet, dar in der darüberliegenden Vorderwand 56 ausgebildet ist. Die Kanäle 72 öffnen sich ihrerseits in eine Hauptleitung 64, die in der Vorderwand 56 angeordnet ist. Alle Schlitze 68 befinden sich somit in Strömungsverbindung miteinander vermittels der Hohlräume 70 und der gemeinsamen Hauptleitung 74.

Die Wirkung dieser miteinander verbundenen Schlitze auf die Kompressorleistung ist in der Figur 19 durch die dicken Geschwindigkeitslinien (N) wiedergegeben und zeigt, daß höhere Druckverhältnisse erreicht v/erden bevor ein schneller Druckanstieg eintritt an der dicken Druckanstiegslinie auf dieser Kompressorkarte. Nachdem der Druckanstiegsbereich in dieser Weise vergrößert worden ist, kann auch die Arbeitslinie des Kompressors erhöht werden wie durch die Dicke gestrichelte Linie auf der Karte angegeben, wodurch ein normales Arbeiten bei höheren Druckverhältnissen ermöglicht wird. Im Vergleich zu der grundlegenden Kompressorkonfiguration, deren Leistungsfähigkeit durch die dünnen Linien in der Figur 19 wiedergegeben ist, wird die Leistungsfähigkeit der beschriebenen Schlitzkonfiguration durch die dicken Linien in der Figur 19 jwiedergegeben und man sieht, daß der ARbeitsbereich bei allen Geschwindigkeiten erhöht wird, und zwar wenigstens bei Geschwindigkeiten von N = 80% bis N= 100% ergeben sich erhöhte maximale Wirkungsgrade sowie erhöhte Druckverhältnisse sowohl bezüglich der Arbeitslinie als auch der Druckanstiegslinie. So ist z.B. bei N = 80% der Arbeitsbereich 20,5% im Vergleich zu einem Grundwert von 11,0% und N= 100 belauft sich der ARbeitsbereich auf 10,7% im Vergleich zu einem Grundwert von 7,5%.

Es wird angenommen ,daß zwei Gründe für die verbesserten Ergebnisse verantwortlich sind. Es ist eine bekannte Tatsache, daß der plötzliche Druckanstieg allgemein in einem oder wenigen Kanälen beginnt, bedingt durch Schwankungen bei der Herstellungstole-

030022/0390 - 16 -

ranz zwischen den verschiedenen Kanälen oder aufgrund von vorübergehenden Schwankungen in dem Ituftfluß oder aufgrund von Bedingungen, die den Fluß beeinflussen und spezifisch für einen oder einige wenige Kanäle sind. Diese Faktoren führen dazu, daßdie Schaufeln derartiger Kanäle aerodynamisch überladen werden und sich ein schneller Druckanstieg ergibt. Die anfängliche überladung wird zunächst durch den Plenumeffekt der Hohlräume 70 bei dem vorübergehenden Beginn des plötzlichen Druckanstiegs aufgehoben. Die durch die Hauptleitung 74 bedingte Strömungsverbindung führt sodann zu einem Gleichgewichtszustandsausgleich der Drücke mit dem Ergebnis, daß ein kritischer Kanal oder Kanäle weiterhin günstige Schaufelbelastungen bis zu dem Punkt besitzen wo im wesentlichen die gesamte Stufe überladen wird und gleichzeitig in allen Kanälen ein schneller Druckanstieg erfolgt jedoch bei einem höheren Druckverhältnis als dies ansonsten erreichbar gewesen wäre. Es sei hinzugefügt, daß die Hauptleitung als solche bei bestimmten Konfigurationen zu dem Plenumeffekt bei vorübergehenden Druckstörungen führen kann.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist in den Figuren 6 uhd 7 wiedergegeben. Die Kompressorbestandteile sind die gleichen wie bei der vorangegangenen Ausführungsform und werden durch die gleichen Bezugszeichen wiedergegeben mit der Ausnahme, daß ein Schlitz 80 in der Saugfläche 64 stromauf zu der Kehle th vorgesehen ist, und zwar angenähert halbwegs in Richtung auf die Vorderkante 62 der Schaufel. Man sieht weiterhin, daß sich der Schlitz lediglich längs etwa der Hälfte der Höhe der Saugfläche 64 erstreckt. Der Schlitz 80 öffnet sich in einen länglichen Hohlraum 82, der ausgerichtet zu dem Kanal 72 der VordErwand vorliegt. Alle Schaufeln 54 sind in Schlitzen 80 und Hohlräumen 82 versehen, wodurch die verschiedenen Kanäle 52 in Fließverbindung miteinander durch das Plenum 74 gebracht werden.

Diese erfindungsgemäße Ausführungsform zeigt wenigstens für die Radialfluß-Ladeleiträder die angenäherte kleinste Länge der Schlitze, die für die erfindungsgemäßen Zwecke wirksam sind. Dieselbe zeigt weiterhin, daß die Schlitze wirksam stromauf zu dem Kehlenabschnitt des Fließkanals angeordnet werden können.

030022/0390

- 17 -

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist in den Figuren /8 und 9 gezeigt. Auch hier zeigen gleiche Bezugszeichen die gleichen Bauelemente des Kompressors, die unverändert sind mit Ausnahme der Schlitz anordnung und der Hauptleitung. Bei dieser Ausführungsforcu weist die Schlitzanordnung einen länglichen Schlitz 90 in der hinteren Ttfand 58 jedes Fließkanals 52 auf. Jeder Schlitz 9O ist stromauf bezüglich des Kehlenabschnittes th angeordnet und winkelförmig hierzu vorliegt, so daß derselbe auf einer Linie angenähert gleichen Dnucks der Luftvorliegt, die in den Kanal fließt. Die Schlitze 90 öffnen sich direkt in eine ringförmige Hauptleitung 92, die in dem Rahmenteil 6O ausgebildet ist. Dies führt zu einer Fließverbindung zwischen den verschiedenen Kanälen und bedingt den Plenuirieffekt, der durch die Hohlräume 7O und82 bei den vorangehenden Ausführungsformen bedingt wird. Die getrennte Hauptleitung 74 wird durch die innere Hauptlietung 92 ersetzt.

Diese Ausführungsform zeigt, daß die Schlitzanordnung wirksam auch auf adderen Flächen als den Saugflächen der Schaufel angeordnet sein kann. Dieselbe zeigt weiterhin, daß die Schlitze auf Linien liegen wurden, die praktisch gleichen Druck in dem Luftfließweg aufweisen. Dies trifft atsächlich auf die vorangehenden Ausführungsformen zu, bei denen die auf den Saugflächen angeordneten Schlitze parallel zu den Kehlenabschnitten des Kanals verlaufen.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsforra ist in den Figuren 10 und 11 erläutert. Auch hier sind die wesentlichen Bestandteile des Koiapf essors unverändert riit Ausnahme der Schiit ζ anordnung und sind durch gleiche Bezugszeichen wiedergegeben. Bei dieser Ausführungsform,liegen zwei Schlitze in jedem Fließakanal 52 vor. Ein Schlitz 100 erstreckt sich über die gesagte Höhe der Saugfläche 64 wie bei der ersten Ausführungsform. Weiterhin erstreckt sich ein Schlitz 102 über das Hauptteil der hinteren Ladeleitradwnd 58 undebenfalls an dem Kehlenabschnitt th. Die Schlitze 100 bzw. 102 öffnen sich in verbindende Hohlräume 104, 106. Der Hohlraum 104 ist mit dem in der Vorderwand 56 ausgebildeten Kanal 72 ausgerichtet, wodurch sich eine Fließverbindung zwischen den verschiedenen Kanälen 52 über die Hauptleitung 74 wie bei den vorangehenden Ausführungsformen ergibt.

- 18 -

030022/0390

Diese erfindungsgeraäße Ausführungsforn zeigt, daß die Schlitzanordnung in mehr als einer Wand der Fließkanäle des Ladeleitrades angeordnet sein kann.

Eine weitere erfindungsgemäße Äusführungsform ist in den Figuren 12 bis 14 wiedergegeben. Ein Ladeleitrad 28', das allgemein als Hohrladeleitrad bekannt ist, umgibt ein. Verdichterrad, das gleich dem weiter oben beschriebenen Verdichterrad 20 sein kann. Das Ladeleitrad 28' -.eist eine Mehrzahl an Fließkanälen 110 auf, die in dem Rahmenteil 112 ausgebildet sind und sich tangential zu dem Verdichterrad 20 erstrecken. Die Kanäle 110 weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf und besitzen zylinderförmige Einlaßteile/ die sich von einer gekrümmten Ausnehmung 114, die das Verdichterrad 20 umgibt, zu einem Kehlenabschnitt th erstrekcen. Stromab zu dem Kehlenabschnitt th ist jeder Kanal 110 divergierend konisch ausgeführt, um die Diffusionsfunktion auszubilden. Der Schnitt zwischen den kreisförmigen Kanälen 110 mit der gekrümmten Ausnehmung 114 führt zu einem Ablenkeffekt auf die vorderen Kanten 116 der Schaufelteile 113 des Rahmenteils 112, die die Kanäle 110 trennen. Diese Schaufelteile wirken ebenfalls als Flügel indem der Luftfluß in die einzelnen Fließwege der Kanäle 110 getrennt wird. Jedes Schaufelteil 118 weist ein Saugflächenteil 120 und ein Druckflächenteil 122 auf, die zu denKehlenabschnitten der benachbarten Kanäle 110 führen. Diese Konfiguration des Ladeleitrades hat sich als besonders wirksam erwiesen, um die Verluste dort hintenanzuhalten wo die von dem Verdichterrad abgegebene Luft Überschallgeschwindigkeit besitzt.

Es ist ein Schlitz 124 an dem Kehlenabschnitt th jedes Kanals 110 ausgebildet. Die Schlitze 124 erstrecken um angenähert die Hälfte der Umfange der entsprechenden Kanäle 110 und sind auf den Saugflächenteilen 120 zentriert. Jeder Schlitz 124 tritt in einen Hohlraum 126 ein. Eine Platte 128 liegt über dem Rahmenteil 112 und weist Öffnungen 130 auf, die mit den verschiedenen Höhlräumen 126 ausgerichtet sind. Es ist eine Hauptleitung 132 auf der Platte 128 angeordnet und liegt ausgerichtet zu den Öffnungen 130 vor, wodurch sich wiederum eine Fließverbindung

- 19 -

030022/0390

- 19 zwischen den einzelnen Kanälen 110 des Ladeleitrades ergibt.

Diese Ausführungsform erläutert das Anwenden der erfindungsgemäßen Schliztanordnung in einem Rohrleitrad.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist in den Figuren 16 b is 18 erläutert. Die Figur 16 zeigt in vereinfachter Xieise einen Teil eines Achsialfluß-Kompressors 140. Diese Kompressorart ist allgemein bekannt und wird mit der gleichen Grundfunktion in Gasturbinen wie der Radialfluß-Kompressor angewandt, der weiter oben erläutert worden ist. Die Konfiguration der Gasturbine mit Achsialfluß-Kompressoren ist ebenfalls allgemein bekannt.

Der Kompressor 140 v/eist einen Rotor 142 mit einer Reihe Schaufeln 140 auf, die allgemein radial relativ zu der Drehachse vorspringen. Unmittelbar stromab zu den Schaufeln 144 liegt eine Reihe Statorschaufeln 146 vor, die als ein Ladeleitrad wirken und zusammen mit den Schaufeln 144 eine Kompressorstufe bilden. Eine zweite Reihe Schaufeln 148 angeordnet an den Rotor 142 und Etatorschaufeln 150 bilden eine zwette Kompressorstufe. Es ist üblich, daß der Achsialfluß-Kompressor mehrere Stufen aufweist. Der Laufweg des Luftflusses durch den Kbmpressor 140 erfolgt ringförmig und allgemein konzentrisch zu der Drehachse des Rotors 142. Dieser Fließweg ist außen durch ein Gehäuse 152 und innen durch ein konisches Einlaßteil 154, einer Plattform an den Basisteilen der Schaufeln 144, einem Teil 158 an den inaeren Enden der Schaufeln 156 und den Plattformen und inneren Teilen der nachfolgenden Stufen begrenzt. Die Flügel 144 und Schaufeln 146 wirken als Luftflügel und begrenzen getrennte Fließkanäle und sind aerodynamisch äquivalent den Schaufeln und den Schaufeln 54 bezüglich des Vermitteins von Geschwindigkeitsenergie auf die Luft und sodann Ausbilden statischer Druckenergie. Die Figur 17 erläutert eine Fließkaskade der Schaufeln 144 und zeigt, daß jeder Fließkanal durch Schaufelsaugflächen 160 und Druckflächen 162 begrenzt wird, die zu dem Kehlenabschnitt th führen. Die bezüglichdes schnellen Druckanstiegs auftretenden Probleme sind äquivalent dahingehend, daß bei einer Überlastung der Schaufeln 144 sich ein Abtrennen des Luftflusses und schneller Druckanstieg ergibt.

- 20 -

030022/0330

Auch hier sind miteinander verbundene Schlitze vorgesehen. Jede Schaufel 144 weist einen Schlitz 164 auf, der sich längs dessen Saugfläche 160 erstreckt. Da das Auftreten eines schnellen Druckanstiegs gewöhnlich ein Problem dort ist, wo die Umfangsgeschwindigkeit am höchsten ist, sind die Schlitze 164 in den Endteilen der Schaufel 144 vorgesehen, wo sich dieselben in einer allgemein radialen Richtung längs des Kehlenabschnittes th erstrecken. Die Schlitze 164 öffnen sich in Hohlräume 166, die sich nach innen zu den Kanälen 168 erstrecken, die mit der Hauptleitungskammer 170 in Verbindung stehen. Die Hauptleitungskamraer 170 wird durch ein Dichtungsteil 172, das über einer ringförmig in dem Rotor 142 ausgebildeten Auskehlung liegt, begrenzt. Das Dichtungsteil arbeitet mit der Dichtungsausnehmung an dem Teil 158 so zusammen, daß sich eine Strömungsmittelabdichtung zwischen den ersten und zweiten Kompressorstufen ergibt.

Die Hauptleitungskammer 170 führt zu einer Strömungsmittelverbindung zwischen den verschiedenen durch die Schaufeln 144 begrenzten Kanäle und wird in gleicher Weise zu einer Entlastung überladener Schaufelflächen führen unter Vermeiden eines schnellen Druckanstiegs.

Es kann auch eine Schlitzanordnung in den Schaufeln 146 des Ladeleitrades vorgesehen werden, wie in der Figur 16 gezeigt. Auch hier sind diese Schlitze in den Gebieten höchster Geschwindigkeit ausgebildet. Die Schlitze 176 erstrecken sich längs der Saugflächen der Schaufeln 146 an deren äußeren Endteilen und an deren Kehlabschnitten oder den Stellen höchster Belstung, wenn sich dieselben nifaht an dem Kehlenabschnitt befinden. Die Schlitze 176 öffnen sich Hohlräume 74, die in den Schaufeln 146 ausgebildet sind und erstrecken sich durch ein äußeres Teil 178, das einen Teil des Gehäuses 152 darstellt. Das äußere Teil 178 weist eine ringförmige Ausnehmung 180 auf, die eine Hauptleitung begrenzt. Hierdurch werden wiederum alle Schlitze 176 in eine Strömungsmittelverbindung miteinander gebracht.

- 21 -

030022/039Θ

Diese Ausführungsform zeigt, daß der Erfindungsgegenstand bei Achsialfluß-Kompressoren und auch Radialfluß-Kompressoren anwendbar ist und daß derselbe ebenfalls bei den umlaufenden beschleunigten Teilen des Kompressors Anwendung finden kann, ;o ein schneller plötzlicher Druckanstieg ein Problem darstellen kann und dies gilt insbesondere bei Achsialflußmaschinen.

Die Vorteile des Anwendens einer in Verbindung stehenden Schlitzanordnung sind im einzelnen im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform nach den Figuren 2 bis 5 unter Bezugnahme auf die Figur 19 erläutert worden. Die weiteren erfindungsgemäßen Ausführung sformen bedingen ebenfalls derartige Vorteile dahingehend, daß die Arbeitslinie und die Druckanstiegslinie erhöht werden, ,iOdurch ein sicherer Betrieb bei erhöhten Druckverhältnissen mit erhöhtem Arbeitsbereich ermöglicht wird.

Ein weiterer Vorteil der in Verbindung stehenden Schliztanordnung besteht darin, daß unerwartet größe Verbesserungen des Arbeitsbereiches erhalten worden sind vermittels Druckablaß aus der Verbindenden Hauptleitung währendder Beschleunigung. Die Figur 15 zeigt schematisch ein System für das Erzielen dieser zusätzlichen günstigen Ergebnisse. Die Hauptlietung 74 des Kompressors 12 ist mit einem Ventil 190 über eine Leitung 192 verbunden. Das Ventil 190 kann mechanisch über eine Verbindung 194 mit einem Funktionsgenerator 196 gesteuert werden. Der letztere kann ein mechanisches Eingangsteil 193 von einem Drosselhebel 200 aufweisen, der normalerweise vorgesehen ist und den Brennstoffverlust bei dem 3etrieb der Turbine 10 steuert. Sobald der Drosselhebel 200 verschoben wird, öffnen die mechanischen Verbindungsteile 198, 190 das Ventil 190 unter Ablassen von Luft aus der Hauptleitung 74. Nach Abschluß der Beschleunigung oder nachdem die Beschleunigungsrate unter gegebenen Wert verringert worden ist, führt der durch die mechanische Verbindung 194 einwirkende Funktionsgenerator 19 6 dazu, daß das Ventil 190 geschlossen wird und die in Verbindung stehende Schutzanordnung kehrt dann wieder in die weiter oben beschriebene Arbeitsweise zurück.

- 22 030022/0390

Das Ergebnis besteht darin, daß eine Verbesserung gegenüber der Anordnung nach der DE-PS 1 938 132 und der US-PS 3 768 919 dahingehend erzielt wird, daß bei den meisten Arbeitsbedingungen alleine die geschlossene Hauptleitung einen schnellen Druckanstieg verhindert. Während einer Notbeschleunigung der Turbine jedoch können plötzliche Druckanstiege abgeleitet werden und man erzielt eine stabile Arbeitsweise. Aufgrund eines Begrenzens der Druckabführung auf eine relativ kurze Dauer, wie sie für die Beschleunigung benötigt wird, liegt nur ein minimaler Effekt auf dem Gesamtwirkungsgrad des Kompressors vor. Von größerer Bedeutung ist die Tatsache, daß relativ geringe Mengen des Druckablaßflusses zu einer wesentlichen Vergrößerung des Arbietsjjereiches führen und man somit einen stark verbesserten Sicherheitsbereich zu einem Zeitpunkt erzielt wo mit größter Wahrschienlichkeit ein schneller Druckanstieg auftritt.

Der ERfindungsgegenstand ist hier anhand spezieller Kibmpressorformen erläutert worden, die in Gasturbinen angewandt werden, um Luft zwecks Erzeugen eines hochenergetischen Heißgasstromes unter Druck zu setzen. Der Erfindungsgegenstand ist jedoch hierauf nicht begrenzt, derselbe ist vielmehr anwendbar auf jede Form eines Drehkompressor für kompressible Strömungsmittel, bei denen der Gasfluß durch dieselben vermittels Schaufeln oder Flügeln unflerteilt wird, die hier allgemein als Luftflügel bezeichnet werden, von denen der Strömungsmittelfluß im Zustand eines schnellen Druckanstiegs getrennt werden kann.

030022/0390

Leerseite

Claims (4)

1. 7850452

   PATENTANWALT _{n Λ} „_CO1 ... „

   D-1 BERLIN 33 -t c -I₁

   MANFREDMIEHE FALKENR.ED4 ^16J1

   Telefon: (030) S 3119 50 Tele_Sramme.- INDUSPROP BERLIN Telex: 0185443

   US/16/2407 L-457-Cip

   ÄVCO CORPORATION

   1275 King Street, Greenwich, Connecticut Ο683Ο

   USA

   Drehkompressoren

   Patentansprüche

   ( 1J ivompressorstufe für das Unterdrucksetzen eines kompressiblen Strömungsmittels, gekennzeichnet durch die Kombination der nachfolgenden Merkmale:

   a) ein Radialfluß-Verdichterrad mit Schaufeln;

   B) ein ringförmiges Radialfluß-Ladeleitrad, dessen innerer Umfang eng das Auslaßende des Verdichterrades umgibt, das Ladeleitrad einen ringförmigen Einlaßraum ohne Schaufeln für die Aufnahme des Strömungsmittels aufweist, das von dem Verdichterrad abgegeben wird, wobei der Einlaßraum durch im Abstand zueinander angeordnete Wände gebildet wird, das Ladeleitrad weiterhin eine Mehrzahl sich schneidender Kanäle aufweist, die sich von dem ringförmigen Einlaßraum aus in einer tangentialen Richtung von dem inneren Umfang des Ladeleitrades nach außen hin erstrecken, die Kanäle durch keilförmige Schaufeln gebildet werden, die symmetrisch

   — 2 —

   030022/0390

   zwischen den im Abstand zueinander vorliegenden Wänden angeordnet sind, jeder der Kanäle einen rechtwinkligen Querschnitt einschließlich eines konvergierenden Einlaßteils aufweist, an das sich ein Kehlenabschnitt mit konstantem Querschnitt anschließt, zu dem stromab ein Gebiet mit sich vergrößerndem Querschnitt vorliegt, das sich in Richtung auf das Auslaßende jedes der Kanäle erstreckt und

   c) eine Fließausgleicheinrichtung für das Stabilisieren des Flusses des Strömungsmittels durch die Kanäle des Ladeleitrades, v/obei diese Anordnung längliche querseitige Schlitze besitzt, die in der nach innen gerichteten Wand jeder der keilförmigen Schaufeln ausgebildet ist, der Schlitz sich in dem Kehlenabschnitt jedes der Kanäle befindet, die Vielzahl der Schlitze längs einer Linie gleichen Drucks in dem Radialfluß-Ladeleitrad angeordnet ist, ein Hohlraum in jedem der Schaufeln vorliegt, jeder der Schlitze mit einem entsprechenden der Hohlräume in Verbindung steht und eine geschlossene gemeinsame Hauptleitung an einer der Wände des Ladeleitrades vorliegt, jeder der Hohlräume vermittels Öffnungen durch die Wand mit der gemeinsamen Hauptleitung in Verbindung steht, wodurch alle Schlitze in Strömungsmittelverbindung miteiaander über die Hohlräume und die gemeinsame Hauptleitung stehen und damit dazu dienen, den Druck in allen Kehlenabschnitten auszugleichen, v/odurch der Druckanstiegsbereich des Kompressors vergrößert wird.
2. 2. Kompressorstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Schlitz auf der Saugfläche einer Schaufel angeordnet ist und sich über wenigstens den Hauptteil der Höhe der Saugfläche erstreckt.
3. 3. Kompressorstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die querseitigen Schlitze praktisch über die volle Höhe der Saugflächen an den Kehlenab schnitten der Kanäle erstrecken und die gemeinsame Hauptleitung ein ringförmiges Teil ist, das an der Außenseite der Vorderwand des Ladeleitrades angeordnet ist, das ringförmige Teil und die

   0 3 0 0 2 2/0390

   - 3 Vorderwand in Kombination eine Hauptleitungskammer bilden.
4. 4. Kompressorstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die .Fließausgleichsanordnung eine Ventilanordnung aufweist, die Ventilanrodnung mit der gemeinsamen Hauptleitung verbunden ist, so daß Strömungsmittel aus dem Ladeleitrad abgeleitet werden kann unter Vermeiden eines Druckanstieges während der Beschleunigung der Turbine in Notfällen.

   -A-