EP0943784A1 - Konturierter Kanal einer axialen Strömungsmaschine - Google Patents

Konturierter Kanal einer axialen Strömungsmaschine Download PDF

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Publication number
EP0943784A1
EP0943784A1 EP98810233A EP98810233A EP0943784A1 EP 0943784 A1 EP0943784 A1 EP 0943784A1 EP 98810233 A EP98810233 A EP 98810233A EP 98810233 A EP98810233 A EP 98810233A EP 0943784 A1 EP0943784 A1 EP 0943784A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
contour
guide vane
rotor
guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98810233A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Said Dr. Havakechian
Kurt C. Dr. Heiniger
Peter Szincsak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Asea Brown Boveri Ltd, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Asea Brown Boveri Ltd
Priority to EP98810233A priority Critical patent/EP0943784A1/de
Publication of EP0943784A1 publication Critical patent/EP0943784A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
    • F01D5/143—Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour

Definitions

  • the invention relates to axially flow-through turbomachines with a multi-stage Blading.
  • the invention relates to contouring and design of the flowed channel in its bladed area. It is applicable for blading with tip seal and for those with cover plate or Shroud seals.
  • the main flow (the flue gas) flows in turbomachines with axial flow with high kinetic energy through the fixed guide vanes of these advantageously directed to the subsequent row of rotating blades. This gives the latter a strong impulse in the circumferential direction. over the expansion becomes part of the thermal energy of each blade row Main flow converted into mechanical energy.
  • blading and the associated redirection of the mass particles is axial flowed through turbo machines the resulting flow turbulent.
  • the reaction vanes When the reaction vanes are subject to vortex flow, they flow axially through them Turbo machines with cylindrical blades are constantly changing Circumferential component of the flow velocity meandering trajectories of the mass particles. This wavy flow is in the book "Thermal Turbomachinery" by Walter Traupel, Volume 1, Springer Verlag 1966, chapter 7 described. About gap losses between blading and diminish boundary walls, it is while maintaining this undulating Flow known, the stator-side and the rotor-side limitation with approximately the same ripple as the current has.
  • the stator-side waveform be formed in that the contour in the area of the guide vane root to the machine longitudinal axis and in the area the blade tip is directed away from the machine longitudinal axis. Accordingly the rotor-side waveform is then formed in that the contour is executed in the area of the guide blade tip to the machine longitudinal axis and directed away from the machine longitudinal axis in the area of the blade root is.
  • the invention is based, with a blading the task at the beginning mentioned type to create a channel contour, through which the efficiency at the same Blade load can be increased or the possible blade load can be increased with constant efficiency.
  • the advantages of the invention are, for example, a reduction in the diffusion flow at the vane tip through enhanced streamlined convergence, in an increased degree of load absorption in the rear area of the Guide blade root (Degree of Aft-Loading or DAL for short), a reinforced Degree of load absorption in the rear area of the blade root, reduced Diffusion flow in the area of the blade tip and reinforced Degree of load absorption in the rear area of the blade tip. Furthermore the invention leads to a reduction in leakage currents and an improved Backflow of these leakage currents into the main flow.
  • the concave contour on the blade feet is particularly useful to have the concave contour on the blade feet to combine the convex contour at the guide vane tips, as this leads to a Homogenization of the outflow from the blades with regard to total pressure and discharge angle leads. Furthermore, the concave is particularly advantageous Contour on the blade roots or the convex contour on the guide blade tips with the concave contour on the guide vane feet or the conical Combine contour at the blade tips.
  • transitions of the contours between the blade tip and blade root or Blade root and blade tip are, depending on the used Contour, preferably chosen so that it has a streamlined transition Enable working medium.
  • they are downstream or upstream end areas of the individual contours are coordinated so that the labyrinth flow passing the blade tips into the area the recessing of the concave contour of the subsequent blade root flows in. This inflow is essentially parallel to the main flow. The direction of flow of the main flow in this area becomes primarily through the appropriately trained flow restricting Wall of the previous blade tip determined.
  • the invention is both for high pressure turbines and for medium pressure turbines applicable. It can also be used in the first rows of blades of low-pressure turbines be applied.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a turbine. There is only a section a multi-stage medium pressure blading shown. That flows in the drawing Working medium from left to right through channel 2.
  • a blade stage consisting of guide blade Le2 and rotor blade La2.
  • the rotor blade La1 of the upstream blade stage is shown.
  • the associated guide blade Le1 is not shown.
  • the main flow of the working medium (the flue gas) flows through the stationary with high kinetic energy Guide blades Le2 and from these to the following row Blades La2 directed. This gives the latter a strong impact Impulse in the circumferential direction.
  • the expansion becomes a part of each row of blades the thermal energy of the main flow is converted into mechanical energy.
  • the energy absorbed by the blades is ultimately transferred to the Transfer rotor.
  • the blade roots 22 of the blades 12 have their radially inner side End one base 30 each.
  • the base 30 are in recesses 34 of the Rotors 4 used.
  • At the radially outer end of the blades 12 is the blade tips 20.
  • the blade tips 20 of an impeller are connected to each other by means of only indicated cover plates.
  • the radial outer contours 38 of the cover plates can be geometrical depending on the row of runs be designed differently. They seal with their contours to form Labyrinths 42 against the sealing strips 40, which are in the stator 6 in a known manner are arranged.
  • Partial flows of the working medium the so-called leakage currents, occur after flowing out of a guide vane via the labyrinth inlet 44 the labyrinth 42 and from there they flow again via the labyrinth outlet 46 back into the working medium.
  • the occurrence of leakage currents is high Losses connected. On the one hand they get lost in the working medium, on the other hand they cause 2 eddies in the working medium when they flow back into the channel. This is with secondary losses in the downstream blade stage connected.
  • a guide vane row is constructed analogously.
  • the guide vane feet 18 of the Guide vanes 14 each have a base 32 at their radially outer end on.
  • the bases 32 are inserted in recesses 36 of the stator 6.
  • the guide vane tips are located on the inside end of the guide vanes 14 16.
  • the guide vane tips 16 of a row of guide vanes are only indicated by means of Cover plates connected together.
  • the radially inner contours 48 of the cover plates can have different geometries depending on the row of runs be. They seal with their contours to form labyrinths 52 the sealing strips 50, which are arranged in the rotor 4 in a known manner. Also here leakage currents enter the labyrinth 52 via the labyrinth inlet 54 and from there they flow back into the working medium via the labyrinth outlet 56 back.
  • the geometric shape of the labyrinths, as well as the labyrinth entries and exits determined by the blade feet and blade tips of the directly adjacent ones Blading and by stator and rotor parts, which lead the current in the take over areas not bladed.
  • the main flow of the working medium flows through the channel 2. This has a conical outer in Fig. 1 Baseline on the stator 6 and a cylindrical inner baseline on the rotor 4. However, neither is mandatory.
  • stator-side flow-limiting wall 10 becomes walls of the flowed channel 2 in the area of the rotor blade through the Channel facing side of the cover plate of the blade tips 20 and in the area of the guide vane blade through the side facing the duct that is not in detail shown base plates of the vane feet 18 formed. Accordingly, the rotor-side flow-limiting wall 8 of the channel 2 through which flow flows in the region of the rotor blade blade through the side facing the duct, which is not in the Detail shown base plates of the blade roots 22 and in the area of the guide blade blade through the side of the cover plates of the guide blade tips facing the channel 16 formed.
  • the blade roots are now provided with a concave contour and / or the guide blade tips are provided with a convex contour. Details of this contouring can be seen in FIGS. 6 and 7. 7 shows the concave contour 24b of a blade root 22.
  • the concave contour 24b of the blade root according to the invention is curved in the direction of the rotor and at this point increases the channel average.
  • the minimum of the concave contour 24b is offset in the direction of the rotor by the distance h 2H1 with respect to the base line G of the non-contoured channel.
  • the concave contour 24b is offset in the region of the front edge of the rotor blade against the base line G of the uncontoured channel by the distance h 2H2 in the direction of the rotor.
  • the value of k ' 2 is particularly preferably between 0.01 and 0.03.
  • the minimum of the concave contour 24b is offset downstream from the leading edge of the airfoil by the distance S 2H .
  • the value of k ' 6 is particularly preferably between 0.3 and 0.4.
  • the embodiment of the straight contour 28 of the blade tip 20 according to the invention shown in FIG. 7 has an angle of inclination ⁇ with respect to the base line G of the uncontoured blade tip, which is tapered here.
  • the relationship preferably applies to this angle of inclination 0 ° ⁇ ⁇ 4 °.
  • ⁇ is particularly preferably between 0 ° and 2 °.
  • FIG. 6 shows details of the concave contour 24a of a guide blade root 18.
  • the concave contour 24a of the rotor blade root according to the invention is curved in the direction of the stator and increases the channel average at this point.
  • the minimum of the concave contour 24a is offset in the direction of the stator by the distance h 1T1 in relation to that part of the base line G of the uncontoured channel located in the region of the front edge of the guide vane blade .
  • the value of k 1 is particularly preferably between 0.06 and 0.12.
  • the concave contour 24a is offset in the region of the front edge of the guide blade against the base line G of the uncontoured channel by the distance h 1T2 in the direction of the stator.
  • the value of k 2 is particularly preferably between 0.01 and 0.03.
  • the minimum of the concave contour 24a is offset downstream from the leading edge of the guide vane by the distance S 1T1 .
  • the value of k 3 is particularly preferably between 0.23 and 0.27.
  • the minimum of the concave contour of the guide vane root has an extensive flattened area of the width S 1T2 .
  • the value of k 4 is particularly preferably between 0.12 and 0.13.
  • FIG. 6 shows details of a convex contour 26 of a guide vane tip 16 according to the invention.
  • the convex contour 26 bulges into the flow-through channel and narrows the channel average.
  • the maximum of the convex contour is offset from the base line G by the distance h 1H .
  • the value of k 5 is particularly preferably between 0.04 and 0.08.
  • the maximum of the convex contour is offset downstream from the leading edge of the guide vane by the distance S 1H .
  • the value of k 6 is particularly preferably between 0.3 and 0.4.
  • the small arrows shown in Fig. 1 indicate the flow directions of the leak or Maze flows. Step on the rotor-side wall 8 of the flow channel they enter the labyrinth at 54, pass the tips of the shovels and flow in 56 back into the main flow. On the stator side flow limiting Wall 10 is the labyrinth entrance at 44 and the labyrinth exit at 46 designated. The return of the labyrinth flow to the main flow should be as possible take place without vertebrae. On the one hand, this is due to the configuration according to the invention the concave contour 24a of the guide blade root 18 is reached. As before This is mentioned above in the area of the front edge of the guide vane blade compared to the essentially conical baseline shown in FIG.
  • the upstream tip of the blade is essentially parallel to the mainstream.
  • the blade tip 20 the angle of inclination of the straight contour 28 preferably somewhat flatter than the angle of inclination of the conical base line of the stator-side flow-limiting Wall chosen. This results in a rectification of Maze and main flow.
  • the resetting of the concave contour 24a in The area of the front edge of the guide vane blade is particularly preferably selected such that that parts of the main flow also flow into the recess.
  • the return of the labyrinth flow on the rotor-side wall of the flow Channel is done analogously.
  • the concave contour 24b of the blade root is also here in the area of the front edge of the blade compared to that in the essential cylindrical baseline of the non-contoured channel towards the rotor set back. Both preferably flows into the recess formed thereby the labyrinth flow as well as part of the main flow.
  • the downstream one The area of the convex contour 26 is designed so that a Main and labyrinth current are rectified.
  • Entries 44 and 54 reduce the occurrence of labyrinth currents.
  • the angle of inclination of the downstream part of the concave contour 24b in Fig. 1 indicated by a dashed line, is preferably steeper than the angle of inclination of the upstream part of the convex contour 26. This causes a pressure reduction at the labyrinth inlet.
  • the one flowing through the labyrinth In a first approximation, current is proportional to that between the entrance of the labyrinth and Maze exit prevailing pressure difference. This results in the reduction the pressure at the labyrinth inlet in a reduction of the labyrinth current.
  • the pressure is also reduced at the labyrinth inlet 44.
  • the recesses in the concave contours 24a and 24b of the blade feet cause a shift in the position of highest load from the front to the rear area of the shovel. This causes a reduction in the flow rate on the suction side of the bucket and thus leads to a lowering of secondary losses.
  • FIGS. 2-5 show the velocity distribution of a mass particle along a Cut through the airfoil (guide blade, moving blade). The speed the mass particle was directly on the surface of the airfoil measured.
  • Each figure contains two pairs of curves, once two measurement curves along the suction or pressure side of an airfoil in a flow Channel with a straight contour, once corresponding measurement curves along a Blade in a flow-through channel with a particularly preferred contour according to the invention i.e. with concave contours 24a and 24b on the guide vane feet and on the blade roots, convex contour 26 on the guide blade tips and conical contour 28 at the blade tips.
  • the stator side of the flow through the channel conical and the rotor side of the flow channel is cylindrical.
  • FIG. 1 Each figure shows the speed distribution in a direct comparison along a certain height of the airfoil; in Figure 2 along of the guide vane root, in Fig. 3 along the blade tip, in Fig. 4 along the vane tip and in Fig. 5 along the blade root.
  • the little ones Measuring points shown in circles were in the channel with a straight contour and the measuring points represented by small squares in the invention contoured channel measured.
  • the upper curve branches (the two parts of the graphs in the respective figures the mostly higher Mach numbers than the other two parts of the graphs the measured values along the suction side (convex side) of the Blade while the lower-lying curves (lower curve branches) the measured values point along the pressure side (concave side) of the airfoil.
  • the horizontal coordinate axis (x-axis) of FIGS. 2-5 is the normalized one Arc length of an airfoil applied.
  • the x value denotes 0.0 the stagnation point of the airfoil.
  • the x value 1.0 indicates the furthest downstream outflow point of the airfoil.
  • the x value denotes 0.5 the point on the surface of the airfoil which is half of the total arc length corresponds, with the total arc length of the suction side usually is greater than the total sheet length of the printed page.
  • the Mach number results from the ratio of Velocity of the mass particle relative to the speed of sound in the working medium.
  • Figures 2-5 can show the degree of load absorption in the rear blade area be removed.
  • the normalized arc length can be the difference between the two Mach numbers specified for this value, i.e. the Mach number of the suction and pressure side.
  • the maximum of the Mach number difference provides information about the location of the maximum power transmission from Working medium on the shovel. It is worth striving for this maximum if possible far back, i.e. to shift to large x values in FIGS.
  • the recesses in the concave contours 24a and 24b of the blade feet cause a shift in the position of highest load from the front to the rear area of the shovel. This causes a reduction in the flow rate on the suction side of the bucket and thus leads to a lowering of secondary losses.
  • Fig. 2 shows that the maximum curve belly of about 0.43 was shifted about 0.5 backwards. This means an improvement the degree of load absorption in the rear area of the guide blade root.
  • Fig. 5 shows the blade root. Here the degree of load absorption became clear moved to the rear of the blade root.

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Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es mittels einer besonders ausgeformten Kanalkontur die Verlustströme einer axial durchströmten Turbomaschine zu reduzieren. Der durchströmte Kanal einer mehrstufig beschaufelten Turbomaschine wird dabei durch eine rotorseitige und eine statorseitige strömungsbegrenzende Wand (8,10) gebildet. Die rotorseitige Wand (8) ist im wesentlichen aus Leitschaufelspitzen (16) und aus Laufschaufelfüßen (22) geformt und die statorseitige Wand (10) ist im wesentlichen aus Leitschaufelfüßen (18) und aus Laufschaufelspitzen (20) geformt. Die Laufschaufelfüße (22) weisen eine konkave Kontur (24b) auf und/oder die Leitschaufelspitzen (16) weisen eine konvexe Kontur (26) auf. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft axial durchströmte Turbomaschinen mit einer mehrstufigen Beschaufelung. Insbesondere betrifft die Erfindung die Konturierung und Gestaltung des durchströmten Kanals in seinem beschaufelten Bereich. Sie ist anwendbar bei Beschaufelung mit Spitzendichtung und bei solchen mit Deckplatten- oder Deckbanddichtungen.
Stand der Technik
Bei der Durchströmung von zylindrischen Rohren treten bestimmte typische Strömungsformen auf, die unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen. Besonders wichtig ist in diesem Zusammenhang der Unterschied zwischen laminarer und turbulenter Strömung. Bei der laminaren oder Schichtströmung bewegen sich die einzelnen Masseteilchen auf zur Rohrachse parallelen Stromlinien, ohne sich miteinander zu vermischen. Bei der turbulenten oder wirbelbehafteten Strömung treten neben der in Rohrachse gerichteten Bewegung der Masseteilchen auch Querbewegungen auf, die zu einer ständigen Vermischung der Masseteilchen in der Strömung führen.
In axial durchströmten Turbomaschinen strömt die Hauptströmung (das Rauchgas) mit hoher kinetischer Energie durch die feststehenden Leitschaufeln und wird von diesen vorteilhaft auf die nachfolgende Reihe rotierender Laufschaufeln geleitet. Dadurch erfahren die letzteren einen starken Impuls in Umfangsrichtung. Über die Expansion wird je Laufschaufelreihe ein Teil der thermischen Energie der Hauptströmung in mechanische Energie umgewandelt. Durch die Beschaufelung und die damit verbundene laufende Umlenkung der Massenteilchen ist in axial durchströmten Turbomaschinen die resultierende Strömung turbulent.
Bei der wirbelbehafteten Reaktionsbeschaufelungen dieser axial durchströmten Turbomaschinen mit zylindrischen Schaufeln werden durch die laufend wechselnde Umfangskomponente der Strömungsgeschwindigkeit schlängelnde Bewegungsbahnen der Masseteilchen hervorgerufen. Diese wellige Strömung ist in dem Buch "Thermische Turbomaschinen" von Walter Traupel, 1. Band, Springer Verlag 1966, Kapitel 7 beschrieben. Um Spaltverluste zwischen Beschaufelung und Begrenzungswänden zu vermindern, ist es unter Beibehaltung dieser welligen Strömung bekannt, die statorseitige und die rotorseitige Begrenzung mit annähernd der gleichen Welligkeit zu versehen, wie sie die Strömung aufweist. Dabei kann die statorseitige Wellenform dadurch gebildet sein, daß die Kontur im Bereich des Leitschaufelfußes zur Maschinenlängsachse hingerichtet ist und im Bereich der Laufschaufelspitze von der Maschinenlängsachse weggerichtet ist. Dementsprechend ist die rotorseitige Wellenform dann dadurch gebildet, daß die Kontur im Bereich der Leitschaufelspitze zur Maschinenlängsachse hingerichtet ist und im Bereich des Laufschaufelfußes von der Maschinenlängsachse weggerichtet ist.
Diese Lösungen haben aber immer noch nicht zu einer zufriedenstellenden Optimierung der durchströmten Turbomaschinen geführt.
Aus EP 0 799 973 ist es bekannt, die rotorseitige und statorseitige strömungsbegrenzende Wand des durchströmten Kanals unmittelbar am Austritt der Laufschaufeln mit einem Knickwinkel zu versehen. Dieser Knickwinkel dient zum Homogenisieren der Abströmung aus den Laufschaufeln bezüglich Totaldruck und Abströmwinkel. Weiterhin sind die strömungsbegrenzenden Wände im Eintrittsbereich der Leitschaufeln der folgenden Stufe mit einem Gegenknickwinkel versehen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Beschaufelung der eingangs genannten Art eine Kanalkontur zu schaffen, durch die der Wirkungsgrad bei gleicher Schaufelbelastung gesteigert werden kann bzw. die mögliche Schaufelbelastung bei konstantem Wirkungsgrad erhöht werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei gleichbleibendem Schaufelprofil (=Schaufelkonzept) die zwischen den Schaufelspitzen und dem Stator bzw. dem Rotor hindurchtretende Spaltströmung und die Sekundärverluste zu verringern, ohne die Profilverluste der Schaufel zu verschlechtern.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß, bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, die Laufschaufelfüße mit einer konkaven Kontur versehen werden und/oder die Leitschaufelspitzen mit einer konvexen Kontur versehen werden.
Die Vorteile der Erfindung liegen beispielsweise in einer Reduzierung der Diffusionsströmung an der Leitschaufelspitze durch verstärkte stromlinienförmige Konvergenz, in einem verstärkten Grad der Lastaufnahme im hinteren Bereich des Leitschaufelfußes (Degree of Aft-Loading oder kurz DAL genannt), einem verstärkten Grad der Lastaufnahme im hinteren Bereich des Laufschaufelfußes, reduzierte Diffusionsströmung im Bereich der Laufschaufelspitze und verstärktem Grad der Lastaufnahme im hinteren Bereich der Laufschaufelspitze. Darüber hinaus führt die Erfindung zu einer Reduzierung der Leckströme sowie zu einem verbesserten Rückfluß dieser Leckströme in die Hauptströmung.
Es ist besonders zweckmäßig, die konkave Kontur an den Laufschaufelfüßen mit der konvexen Kontur an den Leitschaufelspitzen zu kombinieren, da dies zu einer Homogenisierung der Abströmung aus den Laufschaufeln im Hinblick auf Totaldruck und Abströmwinkel führt. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft die konkave Kontur an den Laufschaufelfüßen bzw. die konvexe Kontur an den Leitschaufelspitzen mit der konkaven Kontur an den Leitschaufelfüßen bzw. der konischen Kontur an den Laufschaufelspitzen zu kombinieren.
Die Übergänge der Konturen zwischen Schaufelspitze und Schaufelfuß bzw. Schaufelfuß und Schaufelspitze sind, jeweils in Abhängigkeit der verwendeten Kontur, bevorzugt so gewählt das sie einen stromlinienförmiger Übergang des Arbeitsmediums ermöglichen. Insbesondere sind die stromabwärts bzw. stromaufwärts liegenden Endbereiche der einzelnen Konturen so aufeinander abgestimmt, daß die die Schaufelspitzen passierende Labyrinthströmung in den Bereich der Rückversetzung der konkaven Kontur des nachfolgenden Schaufelfußes hineinströmt. Diese Zuströmung geschieht im wesentlichen parallel zur Hauptströmung. Die Strömungsrichtung der Hauptströmung in diesem Bereich wird dabei in erster Linie durch die entsprechend ausgebildete strömungsbegrenzende Wand der vorherigen Schaufelspitze bestimmt.
Die Erfindung ist sowohl für Hochdruckturbinen als auch für Mitteldruckturbinen anwendbar. Darüber hinaus kann sie auch in den ersten Schaufelreihen von Niederdruckturbinen angewendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Turbine dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1
einen Teillängsschnitt einer mehrstufigen Turbine;
Fig. 2
die Machzahlverteilung entlang eines Schnittes durch das Leitschaufelblatt im Bereich des Schaufelfußes;
Fig. 3
die Machzahlverteilung entlang eines Schnittes durch das Laufschaufelblatt im Bereich der Schaufelspitze;
Fig. 4
die Machzahlverteilung entlang eines Schnittes durch das Leitschaufelblatt im Bereich der Schaufelspitze;
Fig. 5
die Machzahlverteilung entlang eines Schnittes durch das Laufschaufelblatt im Bereich des Schaufelfußes;
Fig. 6
Details der Konturierungen von Leitschaufelspitze und von Leitschaufelfuß;
Fig. 7
Details der Konturierungen von Laufschaufelspitze und von Laufschaufelfuß.
Es sind dabei nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung des Arbeitsmittels ist mit Pfeilen bezeichnet.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Turbine. Dabei ist nur eine Teilabschnitt einer mehrstufigen Mitteldruckbeschaufelung gezeigt. In der Zeichnung strömt das Arbeitsmedium von links nach rechts durch den Kanal 2. In Fig. 1 erkennt man eine aus Leitschaufel Le2 und Laufschaufel La2 bestehende Schaufelstufe. Des weiteren ist die Laufschaufel La1 der vorgeschalteten Schaufelstufe gezeigt. Die dazu gehörige Leitschaufel Le1 ist nicht abgebildet. Die Hauptströmung des Arbeitsmediums (das Rauchgas) strömt mit hoher kinetischer Energie durch die feststehenden Leitschaufeln Le2 und wird von diesen auf die nachfolgende Reihe roierender Laufschaufeln La2 geleitet. Dadurch erfahren die letzteren einen starken Impuls in Umfangsrichtung. Über die Expansion wird je Laufschaufelreihe ein Teil der thermischen Energie der Hauptströmung in mechanische Energie umgewandelt. Die von den Laufschaufeln aufgenommene Energie wird schließlich auf den Rotor übertragen.
Die Laufschaufelfüße 22 der Laufschaufeln 12 weisen an ihrem radial innen liegenden Ende je einen Sockel 30 auf. Die Sockel 30 sind in Eindrehungen 34 des Rotors 4 eingesetzt. An dem radial außen liegenden Ende der Laufschaufeln 12 befindet sich die Laufschaufelspitzen 20. Die Laufschaufelspitzen 20 eines Laufrades sind mittels nur angedeuteter Deckplatten miteinander verbunden. Die radial äußeren Konturen 38 der Deckplatten können je nach Laufreihe geometrisch unterschiedlich ausgestaltet sein. Sie dichten mit ihren Konturen unter Bildung von Labyrinthen 42 gegen die Dichtstreifen 40, welche im Stator 6 auf bekannt Art angeordnet sind. Teilströme des Arbeitsmediums, die sogenannten Leckströme, treten nach dem Abströmen aus einer Leitschaufel über den Labyrintheintritt 44 in das Labyrinth 42 ein und von dort strömen sie über den Labyrinthaustritt 46 wieder in das Arbeitsmedium zurück. Das Auftreten der Leckströme ist mit hohen Verlusten verbunden. Zum einen gehen sie dem Arbeitsmedium verloren, zum anderen verursachen sie beim Rückfluß in den durchströmten Kanal 2 Wirbel im Arbeitsmedium. Dies ist mit Sekundärverlusten in der stromabwärtigen Schaufelstufe verbunden.
Der Aufbau einer Leitschaufelreihe erfolgt analog. Die Leitschaufelfüße 18 der Leitschaufeln 14 weisen an ihrem radial außen liegenden Ende je einen Sockel 32 auf. Die Sockel 32 sind in Eindrehungen 36 des Stators 6 eingesetzt. An dem radial innen liegenden Ende der Leitschaufeln 14 befinden sich die Leitschaufelspitzen 16. Die Leitschaufelspitzen 16 einer Leitschaufelreihe sind mittels nur angedeuteter Deckplatten miteinander verbunden. Die radial innen liegenden Konturen 48 der Deckplatten können je nach Laufreihe geometrisch unterschiedlich ausgestaltet sein. Sie dichten mit ihren Konturen unter Bildung von Labyrinthen 52 gegen die Dichtstreifen 50, welche im Rotor 4 auf bekannt Art angeordnet sind. Auch hier treten Leckströme über den Labyrintheintritt 54 in das Labyrinth 52 ein und von dort strömen sie über den Labyrinthaustritt 56 wieder in das Arbeitsmedium zurück.
Die geometrische Form der Labyrinthe, sowie der Labyrinth Ein- und Austritte wird bestimmt durch die Schaufelfüße und Schaufelspitzen der direkt angrenzenden Beschaufelung und durch Stator- und Rotorteile, welche die Stromführung in den nicht beschaufelten Bereichen übernehmen. Der Hauptstrom des Arbeitsmediums fließt durch den Kanal 2. Dieser hat in Fig. 1 eine konisch verlaufende äußere Grundlinie am Stator 6 und eine zylindrisch verlaufende innere Grundlinie am Rotor 4. Beides ist indes nicht zwingend. Unabhängig vom tatsächlichen Verlauf der Wandungen wird in jedem Fall die statorseitige strömungsbegrenzende Wand 10 des durchströmten Kanals 2 im Bereich des Laufschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Seite der Deckplatte der Laufschaufelspitzen 20 und im Bereich des Leitschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Seite der nicht im Detail gezeigten Fußplatten der Leitschaufelfüße 18 gebildet. Dementsprechend wird die rotorseitige strömungsbegrenzende Wand 8 des durchströmten Kanals 2 im Bereich des Laufschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Seite der nicht im Detail gezeigten Fußplatten der Laufschaufelfüße 22 und im Bereich des Leitschaufelblattes durch die dem Kanal zugekehrte Seite der Deckplatten der Leitschaufelspitzen 16 gebildet.
Erfindungsgemäß sind nun die Laufschaufelfüße mit einer konkaven Kontur versehen und/oder die Leitschaufelspitzen mit einer konvexen Kontur versehen. Details dieser Konturierung sind den Figuren 6 und 7 zu entnehmen. So zeigt Fig. 7 die konkave Kontur 24b eines Laufschaufelfußes 22. Gegenüber der Grundlinie G des unkonturierten Laufschaufelfußes eines herkömmlichen Kanals einer axialen Strömungsmaschine ist die konkave Kontur 24b des erfindungsgemäßen Laufschaufelfußes in Richtung Rotor gewölbt und vergrößert an dieser Stelle den Kanaldurchschnitt. Das Minimum der konkave Kontur 24b ist gegenüber der Grundlinie G des unkonturierten Kanals um die Strecke h2H1 in Richtung Rotor versetzt. Bevorzugt gilt für diese Versetzung die Beziehung h2H1 = k'1 h2, mit 0,03 < k'1 < 0,15 wobei h2 die Höhe des Laufschaufelblattes bezeichnet. Besonders bevorzugt liegt der Wert von k'1 zwischen 0,06 und 0,12.
Die konkaven Kontur 24b ist im Bereich der Vorderkante des Laufschaufelblattes gegenüber der Grundlinie G des unkonturierten Kanals um die Strecke h2H2 in Richtung Rotor versetzt. Bevorzugt gilt für diese Versetzung die Beziehung h2H2 = k'2 h2, mit 0,01 < k'2 0,04
Besonders bevorzugt liegt dabei der Wert von k'2 zwischen 0,01 und 0,03.
Das Minimum der konkaven Kontur 24b ist gegenüber der Vorderkante des Laufschaufelblattes um die Strecke S2H stromabwärts versetzt. Bevorzugt gilt für diese Versetzung die Beziehung S2h = k'6 S2, mit 0,25 < k'6 < 0,45 wobei S2 die Breite des Laufschaufelblattes bezeichnet. Besonders bevorzugt liegt der Wert von k'6 zwischen 0,3 und 0,4.
Des weiteren weist die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemässen geraden Kontur 28 der Laufschaufelspitze 20 gegenüber der hier konisch verlaufenden Grundlinie G der unkonturierten Laufschaufelspitze einen Neigungswinkel ε auf. Bevorzugt gilt für diesen Neigungswinkel die Beziehung 0° < ε < 4°.
Besonders bevorzugt liegt ε zwischen 0° und 2°.
Fig. 6 zeigt Details der konkaven Kontur 24a eines Leitschaufelfußes 18. Gegenüber der hier konisch verlaufenden Grundlinie G des unkonturierten Leitschaufelfußes eines herkömmlichen Kanals einer axialen Strömungsmaschine ist die konkave Kontur 24a des erfindungsgemäßen Laufschaufelfußes in Richtung Stator gewölbt und vergrößert an dieser Stelle den Kanaldurchschnitt. Das Minimum der konkave Kontur 24a ist gegenüber dem im Bereich der Vorderkante des Leitschaufelblattes befindlichen Teils der Grundlinie G des unkonturierten Kanals um die Strecke h1T1 in Richtung Stator versetzt. Bevorzugt gilt für diese Versetzung die Beziehung h1T1 = k1 h1 , mit 0,03 < k1 < 0,15 wobei h1 die Höhe des Leitschaufelblattes bezeichnet. Besonders bevorzugt liegt der Wert von k1 zwischen 0,06 und 0,12.
Die konkaven Kontur 24a ist im Bereich der Vorderkante des Leitschaufelblattes gegenüber der Grundlinie G des unkonturierten Kanals um die Strecke h1T2 in Richtung Stator versetzt. Bevorzugt gilt für diese Versetzung die Beziehung h1T2 = k2 h1 , mit 0,01 < k2 0,04.
Besonders bevorzugt liegt dabei der Wert von k2 zwischen 0,01 und 0,03.
Das Minimum der konkaven Kontur 24a ist gegenüber der Vorderkante des Leitschaufelblattes um die Strecke S1T1 stromabwärts versetzt. Bevorzugt gilt für diese Versetzung die Beziehung S1T1 = k3 S1, mit 0,2 < k3 < 0,3 wobei S1 die Breite des Leitschaufelblattes bezeichnet. Besonders bevorzugt liegt der Wert von k3 zwischen 0,23 und 0,27.
Im Anschluß an die Strecke S1T1 weist das Minimum der konkaven Kontur des Leitschaufelfußes einen ausgedehnten abgeflachten Bereich der Breite S1T2 auf. Bevorzugt gilt für diese Ausdehnung die Beziehung S1T2 = k4 S1 , mit 0,1 < k4 < 0,15.
Besonders bevorzugt liegt der Wert von k4 zwischen 0,12 und 0,13.
Des weiteren zeigt Fig. 6 Details einer erfindungsgemäßen konvexen Kontur 26 einer Leitschaufelspitze 16. Gegenüber der Grundlinie G einer unkonturierten Leitschaufelspitze wölbt sich die konvexe Kontur 26 in den durchströmten Kanal und verengt den Kanaldurchschnitt. Das Maximum der konvexen Kontur ist gegenüber der Grundlinie G um die Strecke h1H versetzt. Bevorzugt gilt für diese Versetzung die Beziehung h1H = k5 h1 , mit 0,02 < k5 < 0,10.
Besonders bevorzugt liegt der Wert von k5 zwischen 0,04 und 0,08.
Das Maximum der konvexen Kontur ist gegenüber der Vorderkante des Leitschaufelblattes um die Strecke S1H stromabwärts versetzt. Bevorzugt gilt für diese Versetzung die Beziehung S1H = k6 S1 , mit 0,25 < k6 < 0,45.
Besonders bevorzugt liegt der Wert von k6 zwischen 0,3 und 0,4.
Die in Fig. 1 abgebildeten kleinen Pfeile deuten die Flußrichtungen der Leck- bzw. Labyrinthströme an. Auf der rotorseitigen Wand 8 des durchströmten Kanals treten sie bei 54 in das Labyrinth ein, passieren die Schaufelspitzen und fließen bei 56 wieder in die Hauptströmung zurück. Auf der statorseitigen strömungsbegrenzenden Wand 10 ist der Labyrintheintritt mit 44 und der Labyrinthaustritt mit 46 bezeichnet. Die Rückführung des Labyrinthstroms in die Hauptströmung soll möglichst wirbelfrei erfolgen. Dies wird zum einen durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der konkaven Kontur 24a des Leitschaufelfußes 18 erreicht. Wie bereits weiter oben erwähnt ist diese im Bereich der Vorderkante des Leitschaufelblattes gegenüber der in Fig. 1 gezeigten im wesentlichen konischen Grundlinie des nicht konturierten Kanals zurückversetzt und bildet dadurch eine Ausnehmung im Schaufelfuß. Der die Schaufelspitzen der Laufschaufeln passierende Labyrinthstrom strömt im Bereich der Ausnehmung in den nachfolgenden Schaufelfuß. Durch eine entsprechende Ausbildung der strömungsbegrenzenden Wand der vorgeschalteten Schaufelspitze erfolgt die Zuströmung im wesentlichen parallel zur Hauptströmung. Zum Beispiel wird bei einer geraden Kontur 28 der Laufschaufelspitze 20 der Neigungswinkel der geraden Kontur 28 bevorzugt etwas flacher als der Neigungswinkel der konischen Grundlinie der statorseitigen strömungsbegrenzenden Wand gewählt. Dies resultiert in eine Gleichrichtung von Labyrinth- und Hauptströmung. Die Rückversetzung der konkaven Kontur 24a im Bereich der Vorderkante des Leitschaufelblattes ist besonders bevorzugt so gewählt, daß auch Teile der Hauptströmung die Ausnehmung hineinströmen.
Die Rückführung der Labyrinthströmung auf der rotorseitigen Wand des durchströmten Kanals erfolgt analog. Die konkave Kontur 24b des Laufschaufelfußes ist auch hier im Bereich der Vorderkante des Laufschaufelblattes gegenüber der im wesentlichen zylindrischen Grundlinie des unkonturierten Kanals in Richtung Rotor zurückversetzt. In die dadurch gebildete Ausnehmung strömt bevorzugt sowohl der Labyrinthstrom als auch ein Teil der Hauptströmung. Der stromabwärts gelegene Bereich der konvexen Kontur 26 ist entsprechen ausgebildet, so daß eine Gleichrichtung von Haupt- und Labyrinthstrom erfolgt.
Durch eine erfindungsgemäße Gestaltung der Konturübergänge an den Labyrinth Eintritten 44 und 54 wird das Auftreten von Labyrinthströmen reduziert. Der Neigungswinkel des stromabwärts gelegenen Teils der konkaven Kontur 24b, in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet, ist bevorzugt steiler als der Neigungswinkel des stromaufwärts gelegenen Teils der konvexen Kontur 26. Dies bewirkt eine Druckreduzierung am Labyrintheintritt. Der durch das Labyrinth fließende Strom ist in erster Näherung proportional zu der zwischen Labyrintheintritt und Labyrinthaustritt herrschenden Druckdifferenz. Somit resultiert die Reduzierung des Druckes am Labyrintheintritt in einer Reduzierung des Labyrinthstroms. Durch entsprechend Wahl der Neigungswinkel im stromabwärts gelegenen Teil der konkaven Kontur 24a und entsprechender Wahl des Neigungswinkels der geraden Kontur 28 wird auch am Labyrintheintritt 44 der Druck reduziert.
Die Ausnehmungen in den konkaven Konturen 24a und 24b der Schaufelfüße bewirken eine Verschiebung der Position höchster Belastung vom vorderen in den hinteren Bereich der Schaufel. Dies bewirkt eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit auf der Saugseite der Schaufel und führt somit zu einer Senkung der Sekundärverluste.
Fig. 2 - 5 zeigen die Geschwindigkeitsverteilung eines Masseteilchens entlang eines Schnittes durch das Schaufelblatt (Leitschaufel, Laufschaufel). Die Geschwindigkeit des Masseteilchens wurde dabei direkt auf der Oberfläche des Schaufelblattes gemessen. Jeder Figur enthält zwei Kurvenpaare, einmal zwei Meßkurven entlang der Saug- bzw. Druckseite eines Schaufelblatts in einem durchströmten Kanal mit geradliniger Kontur, einmal entsprechende Meßkurven entlang eines Schaufelblatts in einem durchströmten Kanal mit einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Kontur d.h. mit konkaven Konturen 24a und 24b an den Leitschaufelfüßen und an den Laufschaufelfüßen, konvexer Kontur 26 an den Leitschaufelspitzen und konischer Kontur 28 an den Laufschaufelspitzen. Beim konturierten beim unkonturierten Kanal verläuft in beiden Fällen die Statorseite des durchströmten Kanals konisch und die Rotorseite des durchströmten Kanals zylindrisch. Jede Figur zeigt im direkten Vergleich jeweils die Geschwindigkeitsverteilung entlang einer bestimmten Höhe des Schaufelblatts; in Figur 2 entlang des Leitschaufelfußes, in Fig. 3 entlang der Laufschaufelspitze, in Fig. 4 entlang der Leitschaufelspitze und in Fig. 5 entlang des Laufschaufelfußes. Die durch kleine Kreise dargestellten Meßpunkte wurden in dem Kanal mit geradliniger Kontur und die durch kleine Quadrate dargestellten Meßpunkte in dem erfindungsgemäß konturierten Kanal gemessen.
Die oberen Kurvenäste (die beiden Teile der Graphen in den jeweiligen Figuren die zum Großteil höhere Machzahlen als die anderen beiden Teile der Graphen aufweisen) zeigen die Meßwerte entlang der Saugseite (konvexe Seite) des Schaufelblatts während die tiefer liegenden Kurven (untere Kurvenäste) die Meßwerte entlang der Druckseite (konkave Seite) des Schaufelblatts zeigen. Entlang der horizontalen Koordinatenachse (x-Achse) der Figuren 2 - 5 ist die normalisierte Bogenlänge eines Schaufelblatts aufgetragen. Der x-Wert 0.0 kennzeichnet den Staupunkt des Schaufelblatts. Der x-Wert 1.0 kennzeichnet den am weitesten stromab liegenden Abströmpunkt des Schaufelblatts. Der x-Wert 0.5 kennzeichnet den Punkt auf der Oberfläche des Schaufelblatts welcher der Hälfte der Gesamtbogenlänge entspricht, wobei die Gesamtbogenlänge der Saugseite in der Regel größer ist als die Gesamtbogenlänge der Druckseite. Entlang der vertikalen Koordinatenachse (y-Achse) ist die Machzahl eines Masseteilchens am jeweiligen Oberflächenpunkt aufgetragen. Die Machzahl ergibt sich aus dem Verhältnis von Geschwindigkeit des Masseteilchens zur Schallgeschwindigkeit im Arbeitsmedium.
Den Figuren 2-5 kann der Grad der Lastaufnahme im hinteren Schaufelbereich entnommen werden. Für einen bestimmten Wert der normalisierte Bogenlänge kann die Differenz der für diesen Wert angegebenen zwei Machzahlen, also der Machzahl der Saug- und Druckseite, gebildet werden. Das Maximum der Machzahlendifferenz gibt Auskunft über den Ort der maximalen Kraftübertragung vom Arbeitsmedium auf die Schaufel. Es ist erstrebenswert dieses Maximum möglichst weit nach hinten, d.h. in den Figuren 2 bis 5 zu großen x-Werten zu verschieben.
Die Ausnehmungen in den konkaven Konturen 24a und 24b der Schaufelfüße bewirken eine Verschiebung der Position höchster Belastung vom vorderen in den hinteren Bereich der Schaufel. Dies bewirkt eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit auf der Saugseite der Schaufel und führt somit zu einer Senkung der Sekundärverluste.
Fig. 2 ist zu entnehmen, daß der maximale Kurvenbauch von ungefähr 0.43 auf ungefähr 0.5 nach hinten verschoben wurde. Dies bedeutet eine Verbesserung des Grades der Lastaufnahme im hinteren Bereich des Leitschaufelfußes.
Der Fig. 3 kann ein flacherer Kurvenausklang, also eine kleinere Differenz zwischen Maximalgeschwindigkeit und Machwert bei x=1.0 auf der Saugseite entnommen werden. Dies bedeutet reduzierte Wirbelbildung an der Laufschaufelspitze.
Wie in Fig. 4 ersichtlich wurde der maximale Machzahlenwert gesenkt. Auch dies resultiert in geringerer Wirbelbildung an der Leitschaufelspitze.
Fig. 5 zeigt den Laufschaufelfuß. Hier wurde der Grad der Lastaufnahme deutlich in den hinteren Bereich des Laufschaufelfußes verschoben.
Bezugszeichenliste
2
durchströmter Kanal
4
Rotor
6
Stator
8
rotorseitige Wand
10
statorseitige Wand
12
Laufschaufel
14
Leitschaufel
16
Leitschaufelspitze
18
Leitschaufelfuß
20
Laufschaufelspitze
22
Laufschaufelfuß
24a
konkave Kontur an Leitschaufelfuß
24b
konkave Kontur an Laufschaufelfuß
26
konvexe Kontur an Leitschaufelspitze
28
gerade Kontur an Laufschaufelspitze
30
Laufschaufelsockel
32
Leitschaufelsockel
34
Eindrehung (Rotor)
36
Eindrehung (Stator)
38
Deckplattenkontur (Rotor)
40
Dichtstreifen
42
Labyrinth außen
44
Labyrinth Eintritt außen
46
Labyrinth Austritt außen
48
Deckplattenkontur (Stator)
50
Dichtstreifen
52
Labyrinth innen
54
Labyrinth Eintritt innen
56
Labyrinth Austritt innen

Claims (16)

  1. Axiale Strömungsmaschine mit mehrstufiger Beschaufelung deren durchströmter Kanal (2) durch eine rotorseitige und eine statorseitige strömungsbegrenzende Wand (8,10) gebildet wird, wobei die rotorseitige Wand (8) im wesentlichen aus Leitschaufelspitzen (16) und aus Laufschaufelfüßen (22) geformt ist und eine im wesentlichen gerade verlaufende Grundlinie aufweist und wobei die statorseitige Wand (10) im wesentlichen aus Leitschaufelfüßen (18) und aus Laufschaufelspitzen (20) geformt ist und eine im wesentlichen gerade verlaufende Grundlinie aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufelfüße (22) eine konkave Kontur (24b) aufweisen und/oder die Leitschaufelspitzen (16) eine konvexe Kontur (26) aufweisen.
  2. Axiale Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufelfüße (18) eine konkave Kontur (24a) aufweisen.
  3. Axiale Strömungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufelspitzen (20) eine gerade Kontur (28) aufweisen.
  4. Axiale Strömungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Kontur (24b) des Laufschaufelfußes ein Minimum aufweist, welches gegenüber dem im Bereich der Vorderkante des Laufschaufelblattes gelegenen Teil der im wesentlichen gerade verlaufenden Grundlinie um h2H1 in Richtung Rotor versetzt ist, wobei h2H1 zwischen 3% und 15% der Höhe h2 des Laufschaufelblattes beträgt.
  5. Axiale Strömungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Minimum der konkaven Kontur (24b) gegenüber der Vorderkante des Laufschaufelblattes um S2H stromab versetzt ist, wobei S2H zwischen 25% und 45% der Breite S2 des Laufschaufelblattes beträgt.
  6. Axiale Strömungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Kontur (24b) des Laufschaufelfußes im Bereich der Vorderkante des Laufschaufelblattes gegenüber der im wesentlichen gerade verlaufenden Grundlinie um h2H2 in Richtung Rotor versetzt ist, wobei h2H2 zwischen 1% und 4% der Höhe h2 des Laufschaufelblattes beträgt.
  7. Axiale Strömungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Kontur (26) der Leitschaufelspitze ein Maximum aufweist, welches gegenüber der im wesentlichen gerade verlaufenden Grundlinie um h1H in Richtung Stator versetzt ist, wobei h1H zwischen 2% und 10% der Höhe h1 des Leitschaufelblattes beträgt.
  8. Axiale Strömungsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Maximum der konvexen Kontur (26) gegenüber der Vorderkante des Leitschaufelblattes um S1H stromab versetzt ist, wobei S1H zwischen 25% und 45% der Breite S1 des Leitschaufelblattes beträgt.
  9. Axiale Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Kontur (24a) des Leitschaufelfußes ein Minimum aufweist, welches gegenüber dem im Bereich der Vorderkante des Leitschaufelblattes gelegenen Teil der im wesentlichen gerade verlaufenden Grundlinie um h1T1 in Richtung Stator versetzt ist, wobei h1T1 zwischen 3% und 15% der Höhe h1 des Leitschaufelblattes beträgt.
  10. Axiale Strömungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Minimum der konkaven Kontur (24a) gegenüber der Vorderkante des Leitschaufelblattes um S1T1 stromab versetzt ist, wobei S1T1 zwischen 20% und 30% der Breite S1 des Leitschaufelblattes beträgt.
  11. Axiale Strömungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Minimum der konkaven Kontur (24a) eine sich an S1T1 anschliessende Ausdehnung S1T2 aufweist, wobei S1T2 zwischen 10% und 15% der Breite S1 des Leitschaufelblattes beträgt.
  12. Axiale Strömungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Kontur (24a) des Leitschaufelfußes im Bereich der Vorderkante des Leitschaufelblattes gegenüber der im wesentlichen gerade verlaufende Grundlinie um h1T2 in Richtung Stator versetzt ist, wobei h1T2 zwischen 1% und 4% der Höhe h1 des Leitschaufelblattes beträgt.
  13. Axiale Strömungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen gerade verlaufende Grundlinie der statorseitigen strömungsbegrenzenden Wand (10) sich in Strömungsrichtung konisch aufweitet.
  14. Axiale Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gerade Kontur (28) der Laufschaufelspitze (20) gegenüber der sich im wesentlichen konisch aufweitenden Grundlinie eine Neigungswinkel ε aufweist, wobei ε zwischen 0 und 4 Grad beträgt.
  15. Axiale Strömungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der rotorseitigen strömungsbegrenzenden Wand (8) der stromauf gelegene Bereich der konvexen Kontur (26) der Leitschaufelspitzen (16) stromlinienförmig an den stromab gelegenen Bereich der konkaven Kontur (24b) der Laufschaufelfüße (22) angepaßt ist und/oder der stromab gelegene Bereich der konvexen Kontur (26) der Leitschaufelspitzen (16) stromlinienförmig an den stromauf gelegenen Bereich der konkaven Kontur (24b) der Laufschaufelfüße (22) angepaßt ist.
  16. Axiale Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf der statorseitigen strömungsbegrenzenden Wand (10) der stromauf gelegene Bereich der geraden Kontur (28) der Laufschaufelspitzen (20) stromlinienförmig an den stromab gelegenen Bereich der konkaven Kontur (24a) der Leitschaufelfüße (18) angepaßt ist und/oder der stromab gelegene Bereich der geraden Kontur (28) der Laufschaufelspitzen (20) stromlinienförmig an den stromauf gelegenen Bereich der konkaven Kontur (24a) der Leitschaufelfüße (18) angepaßt ist.
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