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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Gasturbinenmaschine, insbesondere eine kanalintegrierte
Diffusoranordnung zum Außenlenken
einer Strömung
von verdichteter Luft von einem Zentrifugalverdichterlaufrad zu
einer axial nach hinten aufgeweiteten Strömung.
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Hintergrund der Erfindung
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Der
Verdichterabschnitt einer Gasturbinenmaschine weist einen Diffusor
strömungsaufwärts der
Verdichterturbine und ein Zentrifugallaufrad strömungsaufwärts der Brennkammereinrichtung
auf. Die Funktion eines Diffusors ist es, die Geschwindigkeit der
verdichteten Luft zu verringern und gleichzeitig den statischen
Druck zu erhöhen
und so die Luft für
den Eintritt in die Brennkammereinrichtung bei einer niedrigen Geschwindigkeit
vorzubereiten. Luft mit hohem Druck und niedriger Geschwindigkeit,
die im Brennkammerabschnitt bereitgestellt wird, ist essentiell
für eine
korrekte Brennstoffvermischung und eine effiziente Verbrennung.
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Die
vorliegende Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Gasturbinenmaschinen,
welche ein Zentrifugallaufrad bei der Hochdruckstufe des Verdichters
aufweisen. Laufräder
werden generell in kleineren Gasturbinenmaschinen verwendet. Ein Verdichterabschnitt
kann Verdichterstufen mit Axialströmung oder gemischter Strömung mit
dem Zentrifugallaufrad als den Hochdruckabschnitt aufweisen oder
alternativ können
ein Niederdrucklaufrad und ein Hochdrucklaufrad in Serie verbunden
sein.
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Das
Zentrifugalverdichterlaufrad saugt Luft axial bei einem kleinen
Durchmesser an. Das Rotieren des Laufrads erhöht die Geschwindigkeit der Luftströmung, wenn
die Eintrittsluft über
Laufradaustrittskanäle
mit der Zentrifugalkraft in eine Strömung radial nach außen gelenkt
wird. Um die Radialströmung
der das Laufrad verlassenden Luft zu einer axialen Ringströmung zur
Bereitstellung an die Brennkammereinrichtung umzulenken, ist die
Diffusoranordnung auch vorgesehen, um die Luft von einer Radialströmung zu
einer Axialströmung
umzulenken und die Geschwindigkeit zu verringern und den statischen
Druck zu erhöhen.
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Eine
konventionelle Diffusoranordnung weist generell einen maschinell
bearbeiteten Ring auf, der die Peripherie des Laufrads umgibt, um
die radiale Luftströmung
zu fangen und sie durch generell tangentiale Öffnungen in eine Anordnung
von Diffusorrohren umzulenken. Die Diffusorrohre sind generell mit
dem Ring verlötet
oder mechanisch verbunden und haben nach hinten einen zunehmenden
Querschnitt.
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Die
Herstellung der Diffusorrohre ist extrem komplex, da sie einen aufgeweiteten
inneren Durchgangsweg haben, der sich von einer generell radialen Tangentialrichtung
zu einer Richtung axial nach hinten krümmt. Jedes Rohr muss auf enge
Toleranzen individuell hergestellt werden und dann an den maschinell
bearbeiteten Diffusorring angebaut werden. Komplizierter Werkzeugeinsatz
und arbeitsintensive Herstellungsverfahren führen zu relativ hohen Kosten
für die
Herstellung der Diffusoren.
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Beim
Betrieb verursachen Diffusoren häufig Probleme,
die sich aus Schwingungen der einzelnen Diffusorrohre ergeben. Um
Schwingungsprobleme zu beheben, können die Diffusorrohre miteinander verbunden
sein oder sie können
während
Wartungsverfahren ausbalanciert werden.
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Von
einem aeordynamischen Standpunkt her führt das Verbinden der individuellen
Diffusorrohre mit dem maschinell bearbeiteten Ring zu Oberflächenübergängen, die
nachteilig die Effizienz der Maschine beeinträchtigen. Im Inneren des Rohres,
wo dieses an die Öffnung
in dem Ring anschließt,
gibt es häufig
eine Stufe und einen Übergang,
der durch Herstellungstoleranzen bei dem Zusammenbau und dem Lötverfahren
verursacht ist. Da die Luft in diesem Abschnitt mit extrem hoher
Geschwindigkeit strömt,
kann die Störung
der Luftströmung
und die Widerstandszunahme bei dem Strömen der Luft über unprä zise passende Übergänge zu sehr
hohen Effizienzverlusten führen.
Generell ist die konventionelle Konstruktion von Diffusoren nicht
optimal, da deren komplexe Struktur einen Kompromiss zwischen den gewünschten
aerodynamischen Eigenschaften und den praktischen Grenzen der Herstellungsverfahren erfordert.
Beispielsweise sind die Öffnungen
in dem Diffusorring in ihrer Form auf zylinderförmige Bohrungen oder konische
Bohrungen beschränkt
infolge der Einschränkungen
bei wirtschaftlichen Bohrverfahren. Die Form der Diffusorrohre selbst
ist auch durch die praktischen Überlegungen
der Herstellung derer komplexer Geometrien beschränkt. Generell
werden die Diffusorrohre mit einer konischen Gestalt hergestellt
und vor dem Löten
in ihre endgültige
schraubenförmige
Gestalt gebogen. Ob diese konische Gestalt optimal für die aerodynamische
Effizienz ist oder nicht, wird gegenüber den Überlegungen der wirtschaftlichen
Herstellung nachrangig.
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Um
dem mit Diffusoranordnungen des Stands der Technik einhergehenden
Werkzeugaufwand und die entsprechenden Herstellungskosten zu verringern
und um die Diffusorstruktur für
verbesserte aerodynamische Effizienz und verbessertes Schwingungsverhalten
zu optimieren, ohne Augenmerk darauf zu legen, wie der Diffusor
tatsächlich hergestellt
wird, ist eine verbesserte Diffusorkonstruktion von Brand et al.
in deren
US Patentanmeldung
mit der Anmeldenummer 09/233,023 beschrieben, die der vorliegenden
Anmelderin gehört
und am 20. Januar 1999 eingereicht wurde. Die verbesserte Diffusorkonstruktion
von Brand et al. ist einfach aus zwei konzentrisch ineinander eingesetzte
Schalen aufgebaut, die ineinander durch Löten verbunden sind, wobei die
Schalen jeweils gegenüberliegende zusammenpassende
Nuten haben, die, wenn die Schalen ineinander eingesetzt sind, eine
Anordnung von Diffusorkanälen
definieren, die von einem inneren peripheren Verdichterlaufradgehäuse zu einem ringförmigen axial
gerichteten Außenrand
gehen.
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Die
von Brand et al. beschriebene Diffusorkonstruktion verringert signifikant
den mit Diffusoranordnungen des Stands der Technik einhergehenden Werkzeugaufwand
und die entsprechenden Herstellungskosten, weil die einzelnen Rohre
durch die Anordnung von Diffusorkanälen ersetzt sind, die zwischen
zwei konzentrisch ineinander eingesetzten Schalen definiert sind.
Dennoch erfordert das Zusammenpassen der gegenüberliegenden Nuten an dem entspre chenden
eingesetzten Schalen weiterhin einen relativ präzisen Werkzeugaufwand und relativ präzise Herstellung,
und es ist deshalb wünschenswert,
die Konstruktion der Diffusoranordnung weiter zu verbessern, um
die Ziele besser zu erreichen, auf die die von Brand et al. beschriebene
Diffusoranordnung ausgerichtet ist.
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FR 2 581 135 , gegenüber der
der unabhängige
Anspruch gekennzeichnet ist, beschreibt eine Diffusoranordnung,
welche Leitelemente aufweist, die zwischen zwei entgegengesetzten
Oberflächen angeordnet
sind, um Strömungswege
zum Umlenken der radialen Gasströmung
in eine ringförmige
Gasströmung
zu definieren.
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WO 97/19629 beschreibt einen
Staubsauger mit einem Zentrifugalgebläse und einem radial außerhalb
von dem Zentrifugalgebläse
angeordneten Diffusor.
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Es
ist ein Ziel der Erfindung, eine Diffusoranordnung bereitzustellen,
welche die Werkzeug- und Herstellungskosten, die mit Diffusoranordnungen
des Stands der Technik einhergehen, signifikant reduziert.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Diffusoranordnung bereitzustellen,
welche den Konstrukteuren von Gasturbinentriebwerken eine größere Flexibilität schafft
und es ihnen ermöglicht,
die Diffusorstruktur für
verbesserte aerodynamische Effizienz und verbessertes Schwingungsverhalten
zu optimieren, ohne Belang auf die Art, auf die der Diffusor tatsächlich hergestellt
werden wird.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Diffusoranordnung bereitzustellen,
die eine kürzere Entwicklungszeit
für neue
Triebwerke und eine erheblich kürzere
Vorlaufzeit bei der normalen Produktion ist das Minimieren der für die Produktion
erforderlichen Arbeitsschritte hat.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, die inneren Querstufen zwischen
Diffusorrohren und einem separaten internen maschinell bearbeiteten Ring
des Stands der Technik zu eliminieren.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, das Gewicht von Maschinen durch
das Verringern der Anzahl von Teilen in einer Diffusoranordnung
zu verringern und gekrümmte
oder variable Diffusorkanäle
zu verwenden, um den Gasgenerator-Gehäusedurchmesser
zu verringern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Gasturbinenmaschine aufweisend ein Zentrifugalverdichterlaufrad
und eine Diffusoranordnung gemäß Anspruch
1 bereitgestellt.
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Eine
Diffusoranordnung zum Lenken einer Strömung von verdichteter Luft
mit einer Radialkomponente von einem Zentrifugalverdichterlaufrad
zu einer diffundierten oder aufgeweiteten Ringströmung mit
einer Axialkomponente wird bereitgestellt. Die Diffusoranordnung
weist eine erste bahnenförmige Schale
mit einem ersten ringförmigen
Diffusorbereich, einen ersten strömungsabwärtigen ringförmigen Rand,
der koaxial zu dem ersten ringförmigen Diffusorbereich
ist, und eine Oberfläche
mit einer Mehrzahl von sich dazwischen erstreckenden Nuten, die
durch von Nahträndern
getrennt sind, und eine zweite schalenförmige Gehäuseschale mit einer zu dem
ersten ringförmigen
Diffusorbereich konzentrischen zweiten ringförmigen Diffusorbereich, einer
zu dem zweiten Diffusorbereich koaxialen zweiten ringförmigen strömungsabwärtigen Rand
und einer glatten Rotationsoberfläche, die sich dazwischen erstreckt,
auf. Die erste und die zweite schalenförmige Gehäuseschale sind konzentrisch
ineinander eingesetzt. Die zweite Schale schließt die Nuten an der Rotationsoberfläche und
definiert so einen Diffusor an dem ersten und dem zweiten Diffusorbereich
und eine Mehrzahl von einzelnen Diffusorrohren, die sich von dem
Diffusor zu dem ersten und dem zweiten strömungsabwärtigen Rand erstrecken, wenn
die Nahtränder
der ersten Schale an der Rotationsoberfläche der zweiten Schale befestigt
sind.
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Die
erste Schale könnte
eine innere Schale sein, wobei die Oberfläche mit den Nuten eine Außenoberfläche davon
ist, und die zweite Schale ist entsprechend eine äußere Schale,
wobei die Rotationsoberfläche
eine Innenoberfläche
davon ist, oder umgekehrt.
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Vorzugsweise
sind die Nahtränder
an Flächenbereichen
angeordnet, die sich lateral zwischen benachbarten Nuten erstrecken,
und die Flächenbereiche
erstrecken sich kontinuierlich über
die Länge der
Nuten. Diese Konstruktion verstärkt
die Struktur, um einer Schwingung durch die Membranwirkung der Flächenbereiche
zu widerstehen, die vorzugsweise an der Rotationsoberfläche der
zweiten Schale angelötet
sind. Die Schalen können
einfach aus Metall hergestellt werden, wobei die erste Schale beispielsweise
aus Gussstücken
und die zweite Schale vorzugsweise aus Metallblech in einem Pressverfahren
hergestellt wird, und so viel Kosten und Zeit eliminiert werden
können,
die mit der Herstellung von Diffusoren des Stands der Technik verbunden
waren, die aus mehrfach gebogenen Rohren, die an eine separat hergestellte
Nabe angelötet
wurden, aufgebaut waren.
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Einige
signifikante Vorteile ergeben sich aus dieser neuen Diffusorkonstruktion.
Die Produktionskosten sind verringert, da die Werkzeugkosten und die
Herstellungskomplexität
dramatisch verringert sind, wenn lediglich zwei Schalenteile erforderlich sind.
Im Gegensatz dazu erfordern konventionelle Diffusoranordnungen die
separate Herstellung von mehreren einzelnen Diffusorrohren, die
maschinelle Bearbeitung einer Diffusornabe und das präzise Zusammenpassen
und -löten
der Rohre an die Nabe. Eine bessere Leistung ergibt sich aus dem
Eliminieren der inneren Querstufen, die bei den Diffusoren des Stands
der Technik an den Verbindungsstellen zwischen der Nabe und jedem
der Rohre vorhanden sind. Man erkennt, dass die Produktionskosten
gegenüber
Diffusoranordnung weiter verringert sind, die durch die ineinander
eingesetzten Schalen gebildet sind, die jeweils gegenüberliegende
passende Nuten haben, wie sie bei der Diffusoranordnung von Brand beschrieben
sind. Eine der mit Nuten versehenen Schalen ist durch eine Abdeckschale
mit einer glatten Rotationsoberfläche ersetzt, die einfacher
und weniger aufwändig
herzustellen ist, beispielsweise unter Verwendung eines Metallblechpressverfahrens.
Außerdem
ist das Zusammenpassen der gegenüberliegenden
Nuten an jeder Schale durch das Festigen der Nahtränder zwischen
den Nuten an der Gehäuseschale
mit der Rotationsoberfläche
der Abdeckschale ersetzt, so dass die Herstellungskomplexität weiter
verringert ist.
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Der
Konstrukteur ist nun frei von vielen der Einschränkungen, die durch konventionelle
Diffusorherstellungsverfahren auferlegt waren. In einem großen Maße sind
konventionelle Diffusorkonfigurationen durch die Herstellungseinschränkungen
bestimmt. Viele Abwägungen
zwischen Verdichterleistung und Verdichterherstellungskosten beeinträchtigen
die Effizienz von Diffusoren des Stands der Technik.
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Die
Erfindung löst
jedoch den Konstrukteur von vielen durch die Hertellungsverfahren
des Stands der Technik vorgeschriebenen Überlegungen. Unter Verwendung
der eingesetzten Schalen der Erfindung werden die Gestalt und der
Querschnitt der Diffusorkanäle
vollständig
unabhängig
in dem verwendeten Herstellungsverfahren und erlauben es, die Diffusorkanalform
für aerodynamische
und strukturelle Effizienz zu optimieren.
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Durch
die Übernahme
gekrümmter
oder variabler Diffusionsdiffusorkanäle kann die Erfindung zu einem
niedrigeren Gesamtmaschinengewicht führen, indem der Gasgenerator-Gehäusedurchmesser
verringert wird. Bei konventionellen Maschinen stimmt der Durchmesser
des Verdichterlaufrads zusammen mit der außen angeordneten Diffusoranordnung
in einem großen
Maße den
Gasgeneratorgehäusedurchmesser.
Jegliche Verringerung bei dem Außendurchmesser der Diffusoranordnung
verringert den Gasgenerator-Gehäusedurchmesser
und führt
zu kleineren Maschinen mit niedrigerem Gewicht und verringertem
Außenwiderstand.
Die Erfindung verschafft dem Konstrukteur die Freiheit, den Diffusoraußendurchmesser
zu verringern, indem er die Diffusorkanäle nach innen krümmt oder
indem er für
die Diffusorkanäle
variable Querschnittsprofile verwendet. Es ist auch möglich, entweder
die Gehäuseschale
oder die Abdeckschale welche auch immer eine äußere Schale ist, in die Gehäusewand
des Gasgenerators zu integrieren, um zusätzlich das Maschinengesamtgewicht
zu verringern.
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Die
Dicke der Diffusorkanalwände
kann für verbesserte
Leistung und minimales Gewicht optimiert sein. Falls erforderlich,
können
Verstärkungen in
ausgewählten
Zonen erhöhter
Dicke positioniert sein oder können
externe Verstärkungsrippen
aufweisen, um Schwingungen zu kontrollieren, lokale Belastungen
aufzunehmen oder Verschleiß zu
widerstehen.
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Konstruktionsänderungen
können
mit einer beträchtlich
kürzeren
Vorlaufzeit inkorporiert werden und eine Entwicklung neuer Triebwerke
kann viel schneller vonstatten gehen. Kein Werkzeugaufwand ist erforderlich,
um Prototyptestanlagen zu stellen. Beispielsweise können gesicherte
Modelldaten mit Laserphotolithographie Metallpulvergusstechniken verwendet
werden, um schnell Metallprototypen herzustellen.
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Weitere
Details der Erfindung und deren Vorteile werden aus der detaillierten
Beschreibung und den nachfolgenden eingeschlossenen Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Zum
leichteren Verständnis
der Erfindung wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft
mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
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1 ist
eine radiale Teilschnittansicht einer Diffusoranordnung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die den Diffusorkanal zum Lenken einer Auswärtsströmung von
verdichteter Luft von einem Zentrifugalverdichterlaufrad zu einer
axialen nach hinten gerichteten aufgeweiteten Ringströmung;
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2 ist
eine Teilschnittansicht, die entlang der Linie 2-2 in 1 genommen
ist und die schalenförmige
Abdeckungs- und Gehäuseschale
zeigt, die ineinander eingesetzt sind, um eine Anordnung von Diffusorkanälen zu bilden;
und
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3 ist
eine Teilschnittansicht, die entlang der Linie 3-3 in 1 genommen
ist und die Spiralrichtungen der von dem Zentralverdichterlaufrad
zu axial gerichteten Austrittsdüsen
an den Außenrand der
Diffusoranordnung gehenden gekrümmten
Diffusorkanäle
zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Es
wird auf die Zeichnungen von 1 bis 3 Bezug
genommen. Eine Diffusoranordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, generell mit dem Bezugszeichen 10 versehen,
weist eine interne und externe schalenförmige Schale, die konzentrisch
ineinander eingesetzt sind und mit dem Bezugszeichen 12 bzw. 14 bezeichnet sind,
auf. Die innere Schale 12 ist eine Gehäuseschale mit einem ringförmigen inneren
Diffusorbereich 16 und einem äußeren umfangsmäßigen Rand 18,
der koaxial zu dem inneren umfangsmäßigen Verdichterlaufradgehäuse 16 ist.
Die externe Schale ist eine Abdeckschale mit einem ringförmigen inneren
Diffusorbereich 20 und einem äußeren Umfangsrand 22 koaxial
zu dem inneren umfangsmäßigen Verdichterlaufradgehäuse 20.
Wenn die Schalen 12 und 14, wie in 1 gezeigt,
ineinander gesetzt sind, beinhalten die Gehäuse 14 und 16 die
von dem Umfang des Laufrads 24 ausgehende nach außen gerichtete
Luftströmung,
wenn dieses mit einer hohen Drehzahl in der durch den in 3 gezeigten
Pfeil R angezeigten Richtung rotiert.
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Das
Laufradgehäuse 16 der
Gehäuseschale 12 weist
vorzugsweise einen Schürzenbereich 26 auf,
der unter die Laufschaufeln des Laufrads 24 ragt, um die
nach außen
gerichtete Luftströmung
besser aufzunehmen. Die nach außen
gerichtete Luftströmung,
die in den Diffusorbereichen 16 und 20 aufgenommen
ist, wird zwischen der Gehäuseschale 20 und
der Abdeckschale 14 umgelenkt und tritt durch Düsen 28,
die entlang der äußeren Ränder 18 und 22 der
entsprechenden Gehäuseschale 12 und
der Abdeckschale 14 gebildet sind, aus.
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Um
die Luftströmung
von einer nach außen gerichteten
Strömung
von dem Laufradgehäuse 16 und 20 mit
einem hohen Druck zu einer axial nach hinten gerichteten Strömung hinter
den äußeren Rändern 18 und 22 umzulenken
und aufzuweiten bzw. zu diffundieren, ist eine Anordnung von Nuten, die
in der äußeren Oberfläche der
Gehäuseschale 12 gebildet
sind, von einer glatten Rotationsoberfläche geschlossen, die eine ringförmig kontinuierliche
Innenoberfläche 32 der
Abdeckschale 14 ist, was individuelle Diffusorkanäle definiert,
wenn die Gehäuseschale 12 und
die Abdeckschale 14 mit (nicht sichtbaren) Befestigungsmitteln
aneinander befestigt sind.
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In
der gezeigten Ausführungsform
sind die Nuten 30 von angrenzenden Nahträndern 34 getrennt,
die an Flächenbereichen 36 angeordnet
sind, die sich lateral zwischen benachbarten Nuten 30 erstrecken.
Die Flächenbereiche 36 verlaufen
in der gezeigten Ausführungsform
kontinuierlich über
die Länge
der Nuten 30. Die kontinuierlichen Flächernbereiche 36 verbinden
benachbarte Diffusorkanäle zusammen
mit einer kontinuierlichen Membran, die an der Oberfläche 32 des
Abdeckgehäuses 14 mit Befestigungsmitteln
wie beispielsweise Löten,
Nieten, Verschrauben, Punktschweißen, Diffusionsschweißen oder
Fusionsschweißen
befestigt werden kann. Um für
eine gelötete
Version einen guten Kontakt während
des Lötens
sicherzustellen, kann die Abdeckschale 14 in viele Segmente
unterteilt sein, was einfach getan werden kann, wenn die Abdeckschale 14 ein
Metallblechteil ist, welches in einem Pressverfahren hergestellt
wird. Diese Schlitze können
auch dazu dienen, mit dem Lötmaterial
während des
Lötverfahrens
gefüllt
zu werden. Aus Gründen der
Einfachheit kann die Abdeckschale 14 ein rotationssymmetrisches
Teil sein, welches einfach herzustellen ist.
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Die
Gehäuseschale 12 ist
vorzugsweise durch Gießen
oder in einen Plasmasprühverfahren hergestellt.
Um einen präzisen
Hals (throat) und eine gute Messerkante herzustellen, ist die Gehäuseschale 12 an
diesem Bereich maschinell bearbeitet, bevor die Abdeckschale angebracht
wird, wenn das erforderlich ist.
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Die
Dicke der Schalen 12 und 14 kann im Wesentlichen
vollständig
gleichförmig
sein, oder falls das zur Schwingungskontrolle, zur strukturellen
Festigkeit oder zur Verschleißbeständigkeit
gewünscht ist,
können
die Schalen 12 und 14 einfach mit vorausgewählten Zonen
erhöhter
relativer Dicke ausgelegt sein.
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Die
Nuten 30 der Gehäuseschale 12 haben eine
Querschnittsfläche
zunehmender Größe von dem
Verdichterlaufradgehäuse 16 zu
dem Außenrand 18.
In der gezeigten Ausführungsform
sind die Nuten 30 U-förmig,
wie in der 2 am deutlichsten gezeigt. Jedoch
können
die Nuten 30 auch V-förmig sein
oder eine Kombination von U- und V-Form haben.
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So
hat in der gezeigten Ausführungsform
die Nut 30 sowohl eine Tiefe als auch eine Breite, die eine
zunehmende Größe von dem
Verdichterlaufradgehäuse 16 zu
dem Außenrand 18 hat,
wie in den 1 bzw. 3 gezeigt.
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Man
wird verstehen, dass die Gestalt und die Orientierung der in der
gezeigten Ausführungsform gezeigten
Diffusorkanäle
lediglich beispielhaft sind. Ein signifikanter Vorteil der Erfindung
ist es, als Konstrukteuren zu erlauben, jegliche Querschnittsform oder
Wegorientierung für
die Diffusorkanäle
zu wählen,
welche die Effizienz der Diffusoranordnung optimieren. Die U- oder
V-förmigen
Kanalnuten 30 können
ebenso einfach in jeder anderen gewünschten Form hergestellt werden.
Besonders vorteilhaft können
die Übergänge zwischen
dem Verdichterdiffusor 16, 20 und den Nuten 30 vollständig glatt
ohne nachteilige Querstufen, die man beim Stand der Technik findet,
hergestellt werden. Die Form der Nuten 30 unmittelbar dem
Verdichterlaufradgehäuse 16 benachbart
kann irgendeine optimale Gestalt sein, die von den Konstrukteuren
festgelegt wird. Im Gegensatz zu der Diffusoranordnung, die aus
zwei ineinander eingesetzten Schalen mit dem Zusammenpassen gegenüberliegender
Nuten an jeder Schale gebildet ist, ist bei der in dieser Ausführungsform
gezeigten Diffusoranordnung 10 das Zusammenpassen gegenüberliegender
Nuten an jeder Schale eliminiert und die Gehäuseschale 12 in die
Abdeckschale 14 in jeder Winkelposition relativ zueinander
eingesetzt werden und dabei können
die Nahtränder 34 korrekt
in der Oberfläche 32 der
Abdeckschale 14 befestigt werden.
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In
dieser gezeigten Ausführungsform
ist die Abdeckschale 14 eine Außenschale und die Gehäuseschale 12 ist
eine innere. Dennoch ist es eine Option für Konstrukteure, auszuwählen, dass
entweder eine Abdeckschale oder Gehäuseschale eine Außenschale
sein könnte.
Im Falle dass die Außenschale
die Gehäuseschale
ist, ist die Oberfläche
mit den Nuten eine Inneoberfläche
davon un die Abdeckschale, welche die äußere ist, hat die Rotationsoberfläche als
die Außenoberfläche davon.
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In
der Folge davon verringert die neue Doppelschalendiffusoranordnung,
die durch die Erfindung bereitgestellt wird, signifikant die erforderliche Teileanzahl
und den erforderlichen Werkzeugaufwand. Eine bessere Schwingungskontrolle
und -vorhersage ergibt sich aus der strukturellen Integrität der Doppelschalenstruktur.
Ein niedrigeres Maschinengewicht ist möglich, durch die Verwendung
gekrümmter
oder variabler Diffusions-Diffusorkanäle, den Gasgenerator-Gehäusedurchmesser
zu verringern. Außerdem
kann die Außenschale,
ob sie die Abdeckschale oder die Gehäuseschale ist, in eine Gehäusewand
des Gasgenerators integriert werden, um zusätzlich das Gesamtgewicht der
Maschine zu verringern, falls das gewünscht ist. Konstrukteure sind
frei, schnell neue Maschinentypen mit nichtkreisförmigen Diffusorkanälen zu entwickeln,
wenn das auch gewünscht
ist. Da weniger Arbeitsschritte bei der Herstellung erforderlich
sind, ist eine beträchtlich
kürzere
Vorlaufzeit für
die Herstellung von Diffusoranordnungen erforderlich. Eine bessere
aerodynamische Leistung ergibt sich aus dem Eliminieren der inneren
Querstufen, die beim Stand der Technik zwischen separaten Bauteilen
der Diffusoranordnung vorhanden sind.
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Obwohl
die vorangehende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen eine
spezielle bevorzugte Ausführungsform,
wie sie vorliegend von den Erfindern angedacht wird, betreffen,
versteht man, dass die Erfindung in ihren breiten Aspekten mechanische
und funktionelle Äquivalente
der beschriebenen und gezeigten Elemente einschließt, die in
deren Umfang sind, wie durch die angefügten Ansprüche definiert ist.