EP1832717A1 - Verfahren zum Beeinflussen der spaltnahen Strömung einer axial durchströmten Strömungsmaschine sowie ringförmiger Strömungskanal für eine in Axialrichtung von einem Hauptstrom durchströmbare Strömungsmaschine - Google Patents

Verfahren zum Beeinflussen der spaltnahen Strömung einer axial durchströmten Strömungsmaschine sowie ringförmiger Strömungskanal für eine in Axialrichtung von einem Hauptstrom durchströmbare Strömungsmaschine Download PDF

Info

Publication number
EP1832717A1
EP1832717A1 EP06004866A EP06004866A EP1832717A1 EP 1832717 A1 EP1832717 A1 EP 1832717A1 EP 06004866 A EP06004866 A EP 06004866A EP 06004866 A EP06004866 A EP 06004866A EP 1832717 A1 EP1832717 A1 EP 1832717A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
flow channel
partial
main
pressure ratio
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Withdrawn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
EP06004866A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Romain Bayere
Malte Dr. Blomeyer
Christian Dr. Cornelius
Torsten Matthias
Uwe Dr. Sieber
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP06004866A priority Critical patent/EP1832717A1/de
Publication of EP1832717A1 publication Critical patent/EP1832717A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • 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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • 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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/10—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using sealing fluid, e.g. steam
    • 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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/105—Final actuators by passing part of the fluid
    • 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
    • F01D5/145—Means for influencing boundary layers or secondary circulations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0207—Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/526—Details of the casing section radially opposing blade tips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/685—Inducing localised fluid recirculation in the stator-rotor interface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/10—Purpose of the control system to cope with, or avoid, compressor flow instabilities
    • F05D2270/101—Compressor surge or stall

Definitions

  • the invention relates to a method for influencing the near-gap flow, wherein in each case a gap is provided between the tips of the blades of a blade ring and a boundary wall opposite the tips of a turbomachine, coupled from a mainstream flowing through the flow mainstream at least a partial flow and upstream of its removal position the main flow is fed again.
  • the invention relates to an annular flow channel for a flowable in the axial direction of a main flow machine, which is concentrically disposed about an axially extending central axis and which is bounded by a circular cross-section boundary wall, wherein an axial wall portion of the boundary wall, which at least the tips of Flow channel radially profiled blades of a blade ring is in each case opposite gap formation, a plurality of distributed over the circumference return flow regions through each of which a main stream at a removal position auskoppelbarer partial flow at an upstream in relation to feed position in the main stream is traceable.
  • Gas turbines and their functions are well known.
  • the sucked by a compressor of the gas turbine air is compressed in this and then mixed with fuel in a burner.
  • the subsequently flowing into a combustion chamber mixture burns to a hot gas, which then flows through a turbine downstream of the turbine and meanwhile offset due to its relaxation, the rotor of the gas turbine in rotation.
  • Both the compressor and the turbine each consist of several successively connected blade stages, each comprising two successive wreaths of blades.
  • a turbine stage is composed of a stator vane formed by non-rotating vanes and a rotor blade disposed downstream thereof, whereas a stage disposed in the compressor is composed of a rotor blade and a stator vane arranged downstream thereof; each viewed in the flow direction of the medium flowing through.
  • all blades are permanently mounted on the common rotor.
  • the series-arranged, i. axially successive compressor stages promote due to the rotating rotor blades with the sucked air from the inlet of the compressor in the direction of the compressor outlet, wherein the air within each stage (or ring) undergoes an incremental pressure increase.
  • the total pressure increase across the compressor is the sum of all incremental pressure rises across each stage (or all of the rings).
  • a stall occurs on one or more airfoils within the compressor, where the flow of air in the main flow direction through part of a compressor stage ceases the energy transferred from the rotor to the air is insufficient to convey the air through the compressor stage and to produce the required pressure ratio of the compressor stage concerned.
  • the pressure ratio is the pressure increase occurring over the relevant stage of the compressor, based on the inlet pressure of the respective stage. If the stall is not immediately counteracted, its progression may be cause all the air flow through the compressor to reverse direction, known as compressor pumps. This particularly critical operating condition endangers the blading and prevents sufficient supply of the combustion chamber with compressor air, so that a faulty operation of the gas turbine must be diagnosed.
  • EP 1 286 022 A1 A similar device and a similar method are known from EP 1 286 022 A1 known.
  • a method for influencing the near-gap flow and a suitable annular flow channel for an axial flow-through turbomachine, wherein the mass flow of the decoupled partial flow is adjusted by means of an adjusting member.
  • the device according to the invention in at least one of the return flow areas on an adjusting member for adjusting the mass flow of the decoupled partial flow.
  • the compressor or the compressor stage or the blade ring is then operated in the stationary operating state, which allows a continuous, reliable and efficient delivery of the medium to be compressed in the downstream direction.
  • the partial flow decoupled from the main flow is taken off in the region of the trailing edges of the blades of the blade ring.
  • the inlet opening for decoupling of the partial flow in the remindström Scheme is completely or partially downstream of the trailing edge of the opposite Airfoil, since the partial flow driving the pressure of the main flow at this point is relatively constant. This leads to a particularly continuous partial flow, which has a particularly positive influence on the gap or wall-near flow.
  • the partial wall flow taken from the boundary wall side is supplied to the main flow in the area of the leading edges of the blades of the blade ring.
  • the outflow opening of the partial flow is completely or partially directly upstream of the leading edge of the opposite airfoil. This results locally locally improved flow conditions in the area of the leading edges of the blades, as a result of which the pressure ratio to be overcome in this area, ie at the tips of the blades, is lowered slightly, so that a tearing off of the flow in the blade tip area can be effectively avoided.
  • the method in which the mass flow of the partial flow is controlled or regulated.
  • the desired or required mass flow can be adjusted.
  • Either all blades of the stage and / or the blade ring are operated in the optimum operating range without overflow, ie there is no partial flow, or, at elevated Likelihood of stall or compressor-pumping, it can be positively influenced the gap near flow by means of a flowing partial flow, with overflow so.
  • connection of the partial flow leads to a pulse in the flow of the airfoil, which also counteracts the impending stall.
  • the adjustment or regulation of the mass flow of the partial flow takes place as a function of the actually occurring pressure ratio of the blade ring, which pressure ratio indicates the downstream edge pressure of the main flow with respect to the inflow edge side pressure.
  • the regulation takes place in such a way that, if the actually occurring pressure ratio is below a predetermined limiting pressure ratio, the flow of a partial flow is prevented. Only when the actually occurring pressure ratio is above the limiting pressure ratio, a partial flow flows.
  • the regulation may even be such that, as the distance between the actually occurring pressure ratio and the limiting pressure ratio decreases, the mass flow of the partial flow is increased linearly or not linearly.
  • the limiting pressure ratio is as close to the maximum, based on the blades of the blade ring pressure ratio as possible or corresponds to this.
  • each return flow region has an adjusting member, so that evenly over the circumference of the annular flow channel a uniform influencing of the gap and wall near flow can be set for each return flow region.
  • the return flow areas are each formed as a return flow channel which extends in the interior of the boundary wall in the axial direction.
  • the arranged in the wall portion return channel then has an inflow opening for the partial flow, the axial position is partially or preferably completely downstream of the trailing edge of the opposite airfoil.
  • the outflow opening of the return flow channel arranged in the wall section then lies in the region of the leading edge of the blade profile, that is to say partially or preferably completely upstream thereof.
  • the adjusting member or each adjustment member which may be formed as a slide, throttle or valve, connected to a control or a control device for adjusting the mass flow to adjust these preferably depending on the respective blade ring outlet pressure.
  • the flow channel has a measuring device, which, with respect to the blade, has downstream pressure of the main flow and which is connected to the adjusting member is in communication via the control or regulating device.
  • FIG. 1 shows a gas turbine 1 in a longitudinal partial section. It has inside a rotatably mounted about a rotation axis 2 rotor 3, which is also referred to as a turbine runner. Along the rotor 3 successive an intake 4, a compressor 5, a toroidal annular combustion chamber 6 with a plurality of rotationally symmetrical to each other arranged burners 7, a turbine unit 8 and an exhaust housing 9.
  • the annular combustion chamber 6 forms a combustion chamber 17 which communicates with an annular hot gas channel 18.
  • the turbine unit 8 is connected in series with one another. Each turbine stage 10 is formed from two blade rings.
  • vanes 13 formed by a blade 15 row 14.
  • the vanes 12 are attached to the stator, whereas the blades 15 a row 14 each by means of a turbine disk 19 on the rotor 3 are attached.
  • a generator or a working machine (not shown) is coupled.
  • FIG. 2 shows in a cross section the input-side section of the compressor 5.
  • the main flow direction 21 coincides with the axial direction.
  • the arranged on the rotor 3 inner boundary wall 27 is formed by the platforms of the rotor mounted in a ring 13 arranged blades 15.
  • Each blade 15 has an aerodynamically optimized profiled blade 22, the tips 33 each have a gap 35 forming the outer boundary wall 25 opposite.
  • a vane 12 of the vane ring 14 fixed to the outer shell side boundary wall 25 instead of this guide vane 12 may be provided at this point also with respect to the axis of rotation 2 of the rotor 3 about the radial direction rotatable inlet guide vane.
  • a vane 12 of the blade ring 14 is also shown downstream of the blade 15, which is also attached to the housing or on the outer boundary wall 25.
  • These two blade rings 13, 14 form a compressor stage.
  • Each vane 12 closes with its opposite end of the rotor 3 also with the boundary wall 27 a gap.
  • a casing treatment can be provided on the boundary wall 27 and a casing treatment can be provided.
  • each return flow channel 41 has at an extraction position 45 an inflow opening for decoupling a partial flow 49 from the main flow 32.
  • Each return flow channel 41 opens into an outflow opening located at a feed position 47, always in relation to the main flow direction 31, upstream of the inflow opening.
  • a partial flow 49 can be flowed, which is in the flow channel 29 flowing main flow 32, such as air, coupled out and this upstream of the removal position 45 is traceable again.
  • an adjusting member 51 is provided for adjusting the partial flow 49 flowing through the return flow region 43.
  • the adjusting member 51 may be formed as a slide 52, throttle or valve (FIG 4) and are in communication with a control or regulating device, so that they can act on the adjusting member 51 to adjust the mass flow of the partial flow 49.
  • the removal position 45 for the disengageable partial flow 49 is axially seen in the wall portion of the boundary wall 25, which downstream of the trailing edge 53 of the opposing profiled airfoil 22, based on the flowing in the main flow direction 31 the annular flow channel 29 medium 30. Accordingly, under the wall section also to understand the immediately and slightly further downstream of the trailing edge 53 lying region of the boundary wall 25.
  • the axial feed position 47 of the return flow region 43, ie, the mouth of the return flow channel 41, is located in the region of the leading edge 55 of the wall section opposite blades 22, preferably completely immediately upstream thereof. Consequently, this area is also to be understood as meaning the axial wall section of the boundary wall 25, which lies directly upstream of the leading edges 55 of the blade 22.
  • FIG. 3 shows, in abstracted form, a plan view (in the radial direction) of the tip 33 of a blade 15, in which the return flow regions 43 uniformly distributed over the circumference in the outer boundary wall 25 can be seen as return flow channels 41.
  • the boundary wall 25 itself is hidden here.
  • the airfoil 22 is first of all flown against at its leading edge 55 by a medium 30 flowing in the main flow direction 31.
  • the coinciding with the circumferential direction of rotation of the rotor 3 rotating blade 15 is indicated by the arrow U.
  • a common slide 52 is provided therein as an adjustment member 51 by means of which the minimum cross section of each return flow region 43 can be varied.
  • the example comb-like slide 52 is displaceable in the circumferential direction U and each has a projecting into each return flow channel 41 tooth, which is also pushed out to set the minimum cross-section of this.
  • valve 51 is provided as adjusting.
  • At least one downstream pressure of the main flow 32 detecting measuring device is provided, which is indirectly connected to the adjusting member 51 via a control or regulating device, so that they can cause the need-based adjustment.
  • the invention provides a flow channel 29 for a through-flow of a main flow 32 in the axial flow machine, wherein the flow channel 29 is concentrically disposed about an axially extending central axis 2 and which is bounded by a circular cross-section boundary wall 25, 27, wherein a axial wall portion of the boundary wall 25, 27, which approximately opposite the tips 33 of the flow channel 29 radially arranged profiled blades 22 of a blade ring 13, 14 in each case with gap formation.
  • return flow areas 41 are provided, through which a return flow 49, which can be removed from the main flow 32, is decoupled and can be supplied again upstream of the coupling-out position.
  • the return flow regions 41 are equipped with adjusting members 51. Furthermore, a method for influencing the gap-near flow is specified, whereby the risk of flow separation on the blade blades is significantly reduced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strömungskanal 29 für eine in Axialrichtung von einem Hauptstrom 32 durchströmbare Strömungsmaschine, wobei der Strömungskanal 29 konzentrisch um einen in Axialrichtung verlaufende Mittelachse 2 angeordnet ist und der von einem im Querschnitt kreisförmigen Begrenzungswand 25, 27 begrenzt ist, wobei ein axialer Wandabschnitt der Begrenzungswand 25, 27, welcher ungefähr den Spitzen 33 von im Strömungskanal 29 strahlenförmig angeordneten profilierten Schaufelblättern 22 eines Schaufelkranzes 13, 14 jeweils unter Spaltbildung gegenüberliegt. Im Bereich des Wandabschnitts sind Rückströmbereiche 41 vorgesehen, durch die ein dem Hauptstrom 32 entnehmbarer Rückstrom ausgekoppelt und stromauf der Auskoppelposition wieder zuführbar ist. Um für unterschiedliche Betriebszustände des Verdichters 5 einen einstellbaren Rückstrom in der Begrenzungswand 25, 27 bereitzustellen, sind die Rückströmbereiche 41 mit Einstellorganen 51 ausgestattet. Ferner wird ein Verfahren zur Beeinflussung der spaltnahen Strömung angegeben, wodurch die Gefahr einer Strömungsablösung an den Schaufelblättern signifikant reduziert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beeinflussen der spaltnahen Strömung, wobei jeweils ein Spalt zwischen den Spitzen der Schaufelblätter eines Schaufelkranzes und einer den Spitzen gegenüberliegenden Begrenzungswand einer Strömungsmaschine vorgesehen ist, wobei aus einem die Strömungsmaschine durchströmenden Hauptstrom mindestens ein Teilstrom ausgekoppelt und stromauf seiner Entnahmeposition dem Hauptstrom wieder zugeführt wird. Ferner betrifft die Erfindung einen ringförmigen Strömungskanal für eine in Axialrichtung von einem Hauptstrom durchströmbare Strömungsmaschine, der konzentrisch um eine in Axialrichtung verlaufende Mittelachse angeordnet und der von einer im Querschnitt kreisförmigen Begrenzungswand begrenzt ist, wobei ein axialer Wandabschnitt der Begrenzungswand, welcher mindestens den Spitzen von im Strömungskanal strahlenförmig angeordneten profilierten Schaufelblättern eines Schaufelkranzes jeweils unter Spaltbildung gegenüberliegt, mehrere über den Umfang verteilte Rückstrombereiche aufweist, durch die jeweils ein dem Hauptstrom an einer Entnahmeposition auskoppelbarer Teilstrom an einer in Bezug dazu stromaufwärtigen Einspeiseposition in den Hauptstrom zurückführbar ist.
  • Gasturbinen und deren Funktionsweisen sind allgemein bekannt. Die von einem Verdichter der Gasturbine angesaugte Luft wird in diesem komprimiert und in einem Brenner danach mit Kraftstoff vermischt. Das anschließend in eine Brennkammer einströmende Gemisch verbrennt zu einem Heißgas, welches anschließend eine der Brennkammer nachgeschaltete Turbine durchströmt und währenddessen aufgrund seiner Entspannung den Rotor der Gasturbine in Rotation versetzt. Durch die Rotation des Rotors wird neben dem Verdichter auch ein am Rotor angekoppelter Generator angetrieben, der die bereitgestellte mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.
  • Sowohl der Verdichter als auch die Turbine setzen sich jeweils aus mehreren nacheinander geschalteten Schaufelstufen zusammen, die jeweils zwei aufeinander folgende Kränze von Schaufeln umfassen. Eine Turbinenstufe setzt sich aus einem von drehfesten Leitschaufeln gebildeten Leitschaufelkranz und einem davon stromab angeordnetem Laufschaufelkranz zusammen, wogegen eine im Verdichter angeordnete Stufe sich aus einem Laufschaufelkranz und einem stromab davon angeordneten Leitschaufelkranz zusammensetzt; jeweils in Strömungsrichtung des durchströmenden Mediums betrachtet. Bei einer einwelligen Gasturbine sind alle Laufschaufeln am gemeinsamen Rotor fest montiert.
  • Die in Serien angeordneten, d.h. axial aufeinander folgenden Verdichterstufen fördern aufgrund der mit dem Rotor umlaufenden Laufschaufeln die angesaugte Luft vom Eingang des Verdichters in Richtung des Verdichterausgangs, wobei die Luft innerhalb jeder Stufe (oder Kranzes) einen inkrementalen Druckanstieg erfährt. Der gesamte Druckanstieg über dem Verdichter ist die Summe aller inkrementalen Druckanstiege über jede Stufe (oder aller Kränze).
  • In bekannter Weise kann es beim Betrieb der Gasturbine, insbesondere bei dem Betrieb des Verdichters der Gasturbine, vorkommen, dass innerhalb des Verdichters ein Strömungsabriss an einem oder mehreren Schaufelblättern auftreten, bei dem die Strömung der Luft in Hauptströmungsrichtung durch einen Teil einer Verdichterstufe aufhört, da die vom Rotor an die Luft übertragene Energie nicht ausreicht, die Luft durch die Verdichterstufe zu fördern und das erforderliche Druckverhältnis der betreffenden Verdichterstufe herzustellen. Das Druckverhältnis ist die über die betreffende Stufe des Verdichters auftretende Druckerhöhung, bezogen auf den Eingangsdruck der jeweiligen Stufe. Wird dem Strömungsabriss nicht unmittelbar entgegen gewirkt, kann sein Fortschreiten dazu führen, dass die gesamte Luftströmung durch den Verdichter ihre Richtung umkehrt, was als Verdichter-Pumpen bekannt ist. Dieser besonders kritische Betriebszustand gefährdet die Beschaufelung und verhindert eine ausreichende Versorgung des Brennraums mit Verdichterluft, so dass ein gestörter Betrieb der Gasturbine diagnostiziert werden muss.
  • Hierzu ist aus der EP 0 719 907 A1 , bei der dem beschriebenen Problem entgegengewirkt werden soll, eine strukturierte Begrenzungswand bekannt, welche den Spitzen der Laufschaufeln gegenüberliegt. Aufgrund der Strukturierung wird der Hauptströmung eine Teilströmung ausgekoppelt und stromauf der Entnahmeposition anschließend dem Hauptstrom wieder zugeführt. Diese Strukturierung des Gehäuses, das so genannte "Casing Treatment", dient zur positiven Beeinflussung der spaltnahen Strömung für die Situationen, in denen ein Strömungsabriss an einem Schaufelblatt droht. Durch diese Maßnahme tritt ein Strömungsabriss - verglichen mit einem Strömungskanal ohne Casing Treatment - erst verzögert auf.
  • Eine ähnliche Vorrichtung und ein ähnliches Verfahren sind aus der EP 1 286 022 A1 bekannt.
  • Bei beiden bekannten Ausführungsformen ist es jedoch nachteilig, dass für alle Betriebszustände der Gasturbine bzw. des Verdichters eine Beeinflussung der spaltnahen Strömung erfolgt, obwohl diese nur für einen solchen Betriebszustand sinnvoll ist, bei dem ein Strömungsabriss oder ein Verdichter-Pumpen droht. Beim stationären Betriebszustand droht in der Regel kein Strömungsabriss im Verdichter, so dass die durch das Casing Treatment erzielte Wirkung dann zu Verlusten in der Hauptströmung und somit zu verringertem Wirkungsgrad des Verdichters bzw. der Gasturbine führen kann.
  • Benötigt wird daher ein Verfahren zum Beeinflussen der spaltnahen Strömung und ein ringförmiger Strömungskanal, der die Vorteile des Standes der Technik liefert und dennoch die Probleme verringert, wenn nicht sogar eliminiert, die mit der Verwendung des Casing Treatments während des stationären Betriebszustandes hervorgerufen werden.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Beeinflussen der spaltnahen Strömung sowie ein dafür geeigneter ringförmiger Strömungskanal für eine axial durchströmte Strömungsmaschine bereitgestellt, wobei der Massenstrom des ausgekoppelten Teilstroms mittels eines Einstellorgans eingestellt wird. Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung in mindestens einem der Rückstrombereiche ein Einstellorgan zur Einstellung des Massenstromes des ausgekoppelten Teilstroms auf. Somit liegt der wesentliche Unterschied zu den bereits bekannten Lösungen darin, dass das Auskoppeln und das davon stromaufwärtige Wiederzuführen des Teilstroms, das so genannte Überströmen, lediglich bei einem solchen Betriebzustand durchgeführt wird, welcher nahe an der Stabilitätsgrenze des Verdichters, der betreffenden Verdichterstufe oder nahe am maximalen Druckverhältnis des Schaufelkranzes liegt. Somit wird ein Überströmen lediglich im kritischen Betriebsbereich erlaubt. Für den Fall, dass keine Störung in Form eines Strömungsabrisses oder eines Verdichter-Pumpens droht, können praktisch alle negativen Auswirkungen des dann unnötigen Überströmens vermieden werden.
  • Der Verdichter bzw. die Verdichterstufe oder der Schaufelkranz wird dann im stationären Betriebszustand betrieben, was eine kontinuierliche, zuverlässige sowie effiziente Förderung des zu verdichtenden Mediums in stromabwärtiger Richtung ermöglicht.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Der aus dem Hauptstrom ausgekoppelte Teilstrom wird im Bereich der Abströmkanten der Schaufeln des Schaufelkranzes entnommen. Vorzugsweise liegt die Einströmöffnung zum Auskoppeln des Teilstroms in den Rückströmbereich vollständig oder teilweise stromab der Abströmkante des gegenüberliegenden Schaufelblattes, da der den Teilstrom treibende Druck der Hauptströmung an dieser Stelle vergleichsweise konstant ist. Dies führt zu einem besonders kontinuierlichen Teilstrom, was die spalt- bzw. wandnahe Strömung besonders positiv beeinflusst.
  • Bei den bekannten Casing Treatments wurde der Teilstrom häufig stromauf der Abströmkante entnommen, da die dauerhafte Entnahme des Teilstroms vom höchsten Druckniveau, d.h. stromab der Abströmkante, mit dauerhaften Leistungseinbußen als nicht vertretbar erschien. Aufgrund des nun einstellbaren Massenstroms des Teilstroms ist auch ein von einem höheren Druck getriebener Massenstrom, welcher nur kurzfristig bei nahender Gefahr von Strömungsablösungen strömt, vertretbar. Es ist aber auch denkbar, dass die Entnahme des Teilsstroms bzw. der Teilströme stromauf der Abströmkante, wie beim Stand der Technik, vorgesehen ist.
  • Um eine besonders effiziente Beeinflussung der spaltnahen Strömung zu erzielen, wird der begrenzungswandseitige entnommene Teilstrom im Bereich der Anströmkanten der Schaufeln des Schaufelkranzes dem Hauptstrom zugeführt. Vorzugsweise liegt die Ausströmöffnung des Teilstroms vollständig oder teilweise unmittelbar stromauf der Anströmkante des gegenüberliegenden Schaufelblattes. Hierdurch ergeben sich im Bereich der Anströmkanten der Schaufeln lokal verbesserte Anströmungsbedingungen, wodurch das zu überwindende Druckverhältnis in diesem Bereich, also an den Spitzen der Schaufeln, geringfügig abgesenkt wird, so dass ein Abreißen der Strömung im Schaufelspitzenbereich wirksam vermieden werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, bei dem der Massenstrom des Teilstromes gesteuert oder geregelt wird. Somit kann während des Betriebes der Strömungsmaschine der gewünschte bzw. erforderliche Massenstrom eingestellt werden. Entweder werden alle Schaufeln der Stufe und/oder des Schaufelkranzes im optimalen Betriebsbereich ohne Überströmen betrieben, d.h. es fließt kein Teilstrom, oder, bei erhöhter Wahrscheinlichkeit eines Strömungsabrisses oder Verdichter-Pumpen, es kann die spaltnahe Strömung mittels eines fließenden Teilstroms, mit Überströmen also, positiv beeinflusst werden. Wirkungsgradverluste aufgrund einer Betriebsweise, bei dem ein Strömungsabriss oder Verdichter-Pumpen nicht zu erwarten ist, treten aufgrund des dann nicht fließenden Teilstromes nicht auf.
  • Außerdem führt das Zuschalten des Teilsstroms zu einem Impuls in der Anströmung des Schaufelblattes, was dem drohenden Strömungsabriss ebenso vorteilhaft entgegen wirkt.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt die Einstellung bzw. Regelung des Massenstromes des Teilstromes in Abhängigkeit des tatsächlich auftretenden Druckverhältnisses des Schaufelkranzes, welches Druckverhältnis den abströmkantenseitigen Druck des Hauptstroms in Bezug auf den anströmkantenseitigen Druck angibt. Die Regelung erfolgt derart, dass, wenn das tatsächlich auftretende Druckverhältnis unterhalb eines vorab bestimmten Grenzdruckverhältnisses liegt, das Strömen eines Teilstromes verhindert wird. Erst wenn das tatsächlich auftretende Druckverhältnis oberhalb des Grenzdruckverhältnisses liegt, strömt ein Teilstrom. Die Regelung kann sogar derart erfolgen, dass bei geringer werdendem Abstand zwischen tatsächlich auftretendem Druckverhältnis und Grenzdruckverhältnis der Massenstrom des Teilstroms linear oder auch nicht linear vergrößert wird. Üblicherweise ist das Grenzdruckverhältnis dem maximalen, über den Schaufeln des Schaufelkranzes aufbauenden Druckverhältnis bestmöglich angenähert oder entspricht diesem.
  • Der als Verdichter-Pumpen bekannte Zustand und Strömungsabrisse lassen sich insbesondere dann vermeiden, wenn das Grenzdruckverhältnis immer oberhalb des momentanen BetriebsDruckverhältnisses liegt.
  • Die auf das Verfahren gerichteten Vorteile sind sinnentsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragbar.
  • Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn jeder Rückstrombereich ein Einstellorgan aufweist, so dass gleichmäßig über den Umfang des ringförmigen Strömungskanals eine gleichmäßige Beeinflussung der spalt- und wandnahen Strömung für jeden Rückströmbereich eingestellt werden kann.
  • Vorteilhafterweise sind die Rückstrombereiche jeweils als ein Rückstromkanal ausgebildet, der im Inneren der Begrenzungswand in Axialrichtung verläuft. Der im Wandabschnitt angeordnete Rückstromkanal weist dann eine Einströmöffnung für den Teilstrom auf, deren axiale Position teilweise oder vorzugsweise vollständig stromab der Abströmkante des gegenüberliegenden Schaufelblattes liegt. Die Ausströmöffnung des im Wandabschnitt angeordneten Rückstromkanals liegt dann im Bereich der Anströmkante des Schaufelprofils, also teilweise oder vorzugsweise vollständig stromauf davon.
  • Wenn eine oder beide Öffnungen außerhalb des von der Spitze des Schaufelblattes überstrichenen axialen Bereiches der Begrenzungswand liegen, kann ein in seiner Größe kontinuierlicher Teilstrom für jeden derartig ausgebildeten Rückstrombereich erzielt werden. Würden die Öffnungen in dem axialen Anschnitt der Begrenzungswand liegen, an dem die Schaufelblätter vorbeilaufen, so würde ggf. eingangsseitig und/oder ausgangsseitig ein stark periodisches Druckfeld aufgrund der vorbeilaufenden Schaufeln den Massenstrom des Teilstroms negativ beeinflussen.
  • In einer Weiterbildung des Strömungskanals ist das Einstellorgan oder jedes Einstellorgan, wobei dieses als Schieber, Drossel oder Ventil ausgebildet sein kann, mit einer Steuerungs- oder einer Regeleinrichtung zur Einstellung des Massenstroms verbunden, um diesen vorzugsweise in Abhängigkeit eines den betreffenden Schaufelkranz austrittsseitigen Druckes einzustellen. Hierzu weist der Strömungskanal eine den - bezogen auf die Schaufel - abströmseitigen Druck der Hauptströmung erfassende Messeinrichtung auf, welche mit dem Einstellorgan über die Steuerungs- oder Regeleinrichtung in Verbindung steht. Durch eine derartige Vorrichtung ist eine Einstellung des Massenstroms des zurückgeführten Teilstroms möglich, welcher für jeden beim Betrieb auftretende Lastfall optimal eingestellt werden kann, so dass sowohl die Gefahr eines Strömungsabrisses bzw. von Verdichter-Pumpen verringert werden kann, oder, falls dies nicht erforderlich ist, die Schaufeln in aerodynamisch optimalen Strömungsverhältnissen betrieben werden können.
  • Die vorangegangenen und anderen Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform deutlicher. Es zeigt:
    • FIG 1
    eine Gasturbine in einem Längsteilschnitt,
    FIG 2
    einen Ausschnitt aus einem Eingangsbereich des Verdichters der Gasturbine gemäß FIG 1 mit einer Verdichterstufe,
    FIG 3
    die Schnittansicht III des Ausschnitts gemäß FIG 2 mit einer unterhalb der Rückströmbereiche angeordneten Schaufel und
    FIG 4
    einen Ausschnitt gemäß FIG 2 mit einer alternativen Ausgestaltung eines im Rückströmbereich angeordneten Einstellorgans.
  • FIG 1 zeigt eine Gasturbine 1 in einem Längsteilschnitt. Sie weist im Inneren einen um eine Rotationsachse 2 drehgelagerten Rotor 3 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 3 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 4, ein Verdichter 5, eine torusartige Ringbrennkammer 6 mit mehreren rotationssymmetrisch zueinander angeordneten Brennern 7, eine Turbineneinheit 8 und ein Abgasgehäuse 9. Die Ringbrennkammer 6 bildet einen Verbrennungsraum 17, der mit einem ringförmigen Heißgaskanal 18 kommuniziert. Dort bilden vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 10 die Turbineneinheit 8. Jede Turbinenstufe 10 ist aus zwei Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung eines in der Ringbrennkammer 6 erzeugten Heißgases 11 gesehen, folgt im Heißgaskanal 18 jeweils einer Leitschaufelreihe 13 eine aus Laufschaufeln 15 gebildete Reihe 14. Die Leitschaufeln 12 sind am Stator befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 15 einer Reihe 14 jeweils mittels einer Turbinenscheibe 19 am Rotor 3 angebracht sind. An dem Rotor 3 ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) angekoppelt.
  • FIG 2 zeigt in einem Querschnitt den eingangsseitigen Abschnitt des Verdichters 5. Zwischen einer äußeren Begrenzungswand 25 und einer inneren Begrenzungswand 27 ist ein im Querschnitt ringförmiger, die Rotationsachse 2 konzentrisch umgreifender Strömungskanal 29 vorgesehen, durch den das vom Verdichter 5 angesaugte Medium 30 in einer Hauptströmungsrichtung, welche mit dem Bezugszeichen 31 angegeben ist, gepresst wird. Die Hauptströmungsrichtung 21 fällt mit der Axialrichtung zusammen. Die am Rotor 3 angeordnete innere Begrenzungswand 27 wird von den Plattformen der am Rotor befestigten in einem Kranz 13 angeordneten Laufschaufeln 15 gebildet. Jede Laufschaufel 15 weist ein aerodynamisch optimiertes profiliertes Schaufelblatt 22 auf, deren Spitzen 33 jeweils einen Spalt 35 bildend der äußeren Begrenzungswand 25 gegenüber liegen. Bezogen auf die Hauptströmungsrichtung 31 ist stromaufwärts des Laufschaufelkranzes 13 eine an der äußeren gehäuseseitigen Begrenzungswand 25 befestigte Leitschaufel 12 des Leitschaufelkranzes 14 gezeigt. Anstelle dieser Leitschaufel 12 kann an dieser Stelle auch eine bezogen auf die Rotationsachse 2 des Rotors 3 um die Radialrichtung verdrehbare Einlassleitschaufel vorgesehen sein.
  • Im Strömungskanal 29 ist stromabwärts der Laufschaufel 15 ebenfalls eine Leitschaufel 12 des Schaufelkranzes 14 gezeigt, die ebenfalls am Gehäuse bzw. an der äußeren Begrenzungswand 25 befestigt ist. Diese beiden Schaufelkränze 13, 14 bilden eine Verdichterstufe. Jede Leitschaufel 12 schließt mit ihrem dem Rotor 3 gegenüberliegenden Ende ebenfalls mit der Begrenzungswand 27 einen Spalt ein. An der Begrenzungswand 27 kann auch ein Casing Treatment vorgesehen sein.
  • Als Casing Treatment zur Beeinflussung der spaltnahen Strömung sind in der äußeren Begrenzungswand 25 mehrere über den Umfang verteilte Rückströmkanäle 41 als Rückstrombereiche 43 vorgesehen. Jeder Rückströmkanal 41 weist an einer Entnahmeposition 45 eine Einströmöffnung zum Auskoppeln einer Teilströmung 49 aus der Hauptströmung 32 auf. Jeder Rückströmkanal 41 mündet in einer - stets bezogen auf die Hauptströmungsrichtung 31 - stromaufwärts der Einströmöffnung gelegenen Ausströmöffnung an einer Einspeiseposition 47.
  • Durch jeden Rückströmkanal 41 ist ein Teilstrom 49 strömbar, welcher der im Strömungskanal 29 fließenden Hauptströmung 32, beispielsweise Luft, auskoppelbar und diesem stromauf der Entnahmeposition 45 wieder zurückführbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist in mindestens einem der Rückströmbereiche 43 oder in mindestens einem der Rückstromkanäle 41 ein Einstellorgan 51 zur Einstellung des den Rückströmbereich 43 durchströmenden Teilstroms 49 vorgesehen. Das Einstellorgan 51 kann als Schieber 52, Drossel oder Ventil (FIG 4) ausgebildet sein und mit einer Steuerungs- bzw. Regeleinrichtung in Verbindung stehen, damit diese zur Einstellung des Massenstroms des Teilstroms 49 auf das Einstellorgan 51 einwirken kann.
  • Die Entnahmeposition 45 für den auskoppelbaren Teilstrom 49 liegt axial gesehen in dem Wandabschnitt der Begrenzungswand 25, welcher der Abströmkante 53 des gegenüberliegenden profilierten Schaufelblattes 22 stromabwärts folgt, bezogen auf das in Hauptströmungsrichtung 31 den ringförmigen Strömungskanal 29 durchströmende Medium 30. Demnach ist unter dem Wandabschnitt auch der unmittelbar und etwas weiter stromab der Abströmkante 53 liegende Bereich der Begrenzungswand 25 zu verstehen. Die axiale Einspeiseposition 47 des Rückstrombereiches 43, d.h. die Mündung des Rückstromkanals 41, liegt im Bereich der Anströmkante 55 der dem Wandabschnitt gegenüberliegenden Schaufelblätter 22, vorzugsweise vollständig unmittelbar stromauf davon. Folglich ist unter diesem Bereich auch der axiale Wandabschnitt der Begrenzungswand 25 zu verstehen, der unmittelbar stromauf der Anströmkanten 55 des Schaufelblatts 22 liegt.
  • FIG 3 zeigt abstrahiert eine Draufsicht (in Radialrichtung) auf die Spitze 33 einer Laufschaufel 15, bei der die in der äußeren Begrenzungswand 25 über den Umfang gleichmäßig verteilten Rückstrombereiche 43 als Rückströmkanäle 41 zu sehen sind. Die Begrenzungswand 25 selber ist hier ausgeblendet.
  • Das Schaufelblatt 22 wird dabei von einem in Hauptströmungsrichtung 31 strömenden Medium 30 zuerst an seiner Anströmkante 55 angeströmt. Die mit der Umfangrichtung zusammenfallende Rotationsrichtung der mit dem Rotor 3 rotierenden Laufschaufel 15 ist durch den Pfeil U gekennzeichnet.
  • Zur Einstellung des durch die Rückströmkanäle 41 entgegen der Hauptströmungsrichtung 31 zurückströmenden Teilstroms 49 ist in diesen ein gemeinsamer Schieber 52 als Einstellorgan 51 vorgesehen, mittels dem der minimale Querschnitt jedes Rückstrombereiches 43 variiert werden kann. Der beispielsweise kammartige Schieber 52 ist in Umfangsrichtung U verschiebbar und weist jeweils einen in jeden Rückstromkanal 41 hineinragenden Zahn auf, der zur Einstellung des minimalen Querschnitts auch aus diesem herausschiebbar ist.
  • Alternativ dazu oder zusätzlich ist es möglich, die für den auszukoppelnden Teilstrom 49 eingangsseitige Einströmöffnungen (und/oder ausgangsseitige Ausströmöffnungen) mittels eines ähnlichen Schiebers teilweise oder vollständig zu verschließen, um den Massenstrom des durch den Rückströmkanal 41 fließenden Teilstroms 49 bedarfsgerecht einzustellen.
  • In einer weiteren alternativen Ausgestaltung gemäß FIG 4 ist anstelle eines Schiebers 52 für jeden Rückstromkanal 41 ein Ventil als Einstellorgan 51 vorgesehen.
  • Droht in einem ersten Betriebszustand ein Strömungsabriss an den Spitzen 33 der Laufschaufeln 15 des Laufschaufelkranzes 13, so wird der Schieber 52 derartig betätigt, dass eine die spaltnahe Strömung positiv beeinflussender Teilstrom 49 sich durch jeden Rückströmbereich 43 bzw. Rückströmkanal 41 einstellt.
  • Für den Fall, dass der Verdichter 5 während eines zweiten Betriebszustandes im Nennbetrieb arbeitet, ist mit einem Strömungsabriss oder ein Verdichter-Pumpen in keiner Weise zu rechnen. Ein dann rückströmender Teilstrom 49 würde Strömungsverluste in der Hauptströmung 32 herbeiführen. Durch eine geeignete Einstellung des Einstellorgans 51, welches von einer Steuerungs- oder einer Regeleinrichtung bewirkt wird, wird erfindungsgemäß für diesen Betriebszustand ein Rückströmen eines Teilstroms 49 vermieden.
  • Um zwischen den beiden vorgenannten Betriebszuständen zu unterscheiden oder um zu entscheiden, ob ein Rückströmen des Teilstroms 49 erforderlich ist bzw. wie groß der erforderliche Massenstrom des Teilstroms 49 ist, ist an der betreffenden Stelle, an der das Casing Treatment vorgesehen ist, mindestens eine den abströmseitigen Druck der Hauptströmung 32 erfassende Messeinrichtung vorgesehen, welche mit dem Einstellorgan 51 mittelbar über eine Steuerungs- oder Regelvorrichtung in Verbindung steht, damit diese die bedarfsgerechte Einstellung bewirken kann. Durch das Einstellen eines Teilstroms 49 kann der Druckunterschied im Strömungskanal 29 nahe der Begrenzungswand 25 zwischen anströmseitigen Bereich und abströmseitigen Bereich an der Schaufelspitze 33 einer Laufschaufel 15 geringfügig gesenkt werden, was ein Abreißen der Hauptströmung 32 in diesem Bereich vorteilhaft verhindert. Das Strömen des die spaltnahe Hauptströmung 32 beeinflussenden Teilstroms 39 ist nur dann sinnvoll, wenn eine erhöhte Gefahr für einen Strömungsabriss oder ein Verdichter-Pumpen besteht.
  • Insgesamt wird mit der Erfindung ein Strömungskanal 29 für eine in Axialrichtung von einem Hauptstrom 32 durchströmbare Strömungsmaschine angegeben, wobei der Strömungskanal 29 konzentrisch um eine in Axialrichtung verlaufende Mittelachse 2 angeordnet ist und der von einer im Querschnitt kreisförmigen Begrenzungswand 25, 27 begrenzt ist, wobei ein axialer Wandabschnitt der Begrenzungswand 25, 27, welcher ungefähr den Spitzen 33 von im Strömungskanal 29 strahlenförmig angeordneten profilierten Schaufelblättern 22 eines Schaufelkranzes 13, 14 jeweils unter Spaltbildung gegenüberliegt. Im Bereich des Wandabschnitts sind Rückströmbereiche 41 vorgesehen, durch die ein dem Hauptstrom 32 entnehmbarer Rückstrom 49 ausgekoppelt und stromauf der Auskoppelposition wieder zuführbar ist. Um für unterschiedliche Betriebszustände des Verdichters 5 einen einstellbaren Rückstrom in der Begrenzungswand 25, 27 zu bereitzustellen, sind die Rückströmbereiche 41 mit Einstellorganen 51 ausgestattet. Ferner wird ein Verfahren zur Beeinflussung der spaltnahen Strömung angegeben, wodurch die Gefahr einer Strömungsablösung an den Schaufelblättern signifikant reduziert wird.

Claims (19)

  1. Verfahren zum Beeinflussen der spaltnahen Strömung,
    wobei jeweils zwischen den Spitzen (33) der Schaufelblätter (22) eines Schaufelkranzes (13, 14) und einer den Spitzen (33) gegenüberliegenden Begrenzungswand (25, 27) einer Strömungsmaschine ein Spalt (35) vorgesehen ist,
    wobei aus einem die Strömungsmaschine durchströmenden Hauptstrom (32) mindestens ein Teilstrom (49) ausgekoppelt und stromauf seiner Entnahmeposition (45) dem Hauptstrom (32) wieder zugeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Massenstrom des Teilstroms (49) mittels eines Einstellorgans (51) eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    bei dem aus dem Hauptstrom (32) der Teilstrom (49) vollständig oder teilweise stromab der Abströmkanten (53) der Schaufelblätter (22) des Schaufelkranzes (13, 14) ausgekoppelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    bei dem der Teilstrom (49) vollständig oder teilweise stromauf der Anströmkanten (55) der Schaufelblätter (22) des Schaufelkranzes (13, 14) dem Hauptstrom (32) zugeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    bei dem der Massenstrom des Teilstroms (49) gesteuert oder geregelt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    bei dem zur Einstellung des Massenstroms des Teilstroms (49) ein Druckverhältnis des Schaufelkranzes (13, 14) herangezogen wird, welches Druckverhältnis den abströmkantenseitigen Druck des Hauptstroms in Bezug auf den anströmkantenseitigen Druck angibt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    bei dem erst oberhalb des Grenzdruckverhältnisses der Teilstrom (49) strömt,
    wobei das Grenzdruckverhältnis annähernd dem maximalen, sich über den Schaufeln (12, 15) des Schaufelkranzes (13, 14) aufbaubaren Druckverhältnis entspricht.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    bei der das Grenzdruckverhältnis oberhalb des stationären Betriebsdruckverhältnisses liegt.
  8. Ringförmiger Strömungskanal (29) für eine in Axialrichtung von einem Hauptstrom (32) durchströmbare Strömungsmaschine zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    der konzentrisch um eine in Axialrichtung verlaufende Mittelachse (2) angeordnet und der von einer im Querschnitt kreisförmigen Begrenzungswand (25, 27) begrenzt ist,
    wobei ein axialer Wandabschnitt der Begrenzungswand (25, 27), welcher mindestens den Spitzen (33) von im Strömungskanal (29) strahlenförmig angeordneten profilierten Schaufelblättern (22) eines Schaufelkranzes (13, 14) jeweils unter Spaltbildung (35) gegenüberliegt, mehrere über den Umfang verteilte Rückstrombereiche (43) aufweist, durch die jeweils ein dem Hauptstrom (32) an einer Entnahmeposition (45) auskoppelbarer Teilstrom (49) an einer in Bezug dazu stromaufwärtigen Einspeiseposition (47) in den Hauptstrom (32) zurückführbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in mindestens einem der Rückstrombereiche (43) ein Einstellorgan (51) zur Einstellung des Massenstroms des Teilstroms (49) vorgesehen ist.
  9. Strömungskanal (29) nach Anspruch 8,
    bei dem jeder Rückstrombereich (43) ein Einstellorgan (51) aufweist.
  10. Strömungskanal (29) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, bei dem axial gesehen die Entnahmeposition (45) jedes Rückstrombereichs (43) im Bereich einer Abströmkante (53) der dem Wandabschnitt gegenüberliegenden Schaufelblätter (22) vorgesehen ist.
  11. Strömungskanal (29) nach Anspruch 10,
    bei dem axial gesehen die Entnahmeposition (45) jedes Rückstrombereichs (43) stromab den Abströmkanten (53) der dem Wandabschnitt gegenüberliegenden Schaufelblätter (22) vorgesehen ist.
  12. Strömungskanal (29) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem axial gesehen die Einspeiseposition (47) jedes Rückstrombereichs (43) im Bereich einer Anströmkante (55) der dem Wandabschnitt gegenüberliegenden Schaufelblätter (22) vorgesehen ist.
  13. Strömungskanal (29) nach Anspruch 12,
    bei dem axial gesehen die Einspeiseposition (47) jedes Rückstrombereichs (43) stromauf den Anströmkanten (55) der dem Wandabschnitt gegenüberliegenden Schaufelblätter (22) vorgesehen ist.
  14. Strömungskanal (29) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem der Rückstrombereich (43) als ein Rückstromkanal (41) ausgebildet ist.
  15. Strömungskanal (29) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei dem das Einstellorgan (51) mit einer Steuerungs- oder einer Regeleinrichtung zur Einstellung des Massenstroms verbunden ist.
  16. Strömungskanal (29) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, bei dem das Einstellorgan (51) als Schieber, Drossel oder Ventil ausgebildet ist.
  17. Strömungskanal (29) nach einem der Ansprüche 8 bis 16, bei dem am Schaufelkranz (13, 14) mindestens eine den austrittsseitigen Druck der Hauptströmung (32) erfassende Messeinrichtung vorgesehen ist, welche mit dem Einstellorgan (51) in Verbindung steht.
  18. Strömungskanal (29) nach Anspruch 17,
    bei dem am Schaufelkranz (13, 14) mindestens eine das sich aufbauende Druckverhältnis des Schaufelkranzes (13, 14) erfassende Messeinrichtung vorgesehen ist, welche mit dem Einstellorgan (51) in Verbindung steht.
  19. Verdichter (5) mit einem Strömungskanal (29) nach einem der Ansprüche 8 bis 18.
EP06004866A 2006-03-09 2006-03-09 Verfahren zum Beeinflussen der spaltnahen Strömung einer axial durchströmten Strömungsmaschine sowie ringförmiger Strömungskanal für eine in Axialrichtung von einem Hauptstrom durchströmbare Strömungsmaschine Withdrawn EP1832717A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06004866A EP1832717A1 (de) 2006-03-09 2006-03-09 Verfahren zum Beeinflussen der spaltnahen Strömung einer axial durchströmten Strömungsmaschine sowie ringförmiger Strömungskanal für eine in Axialrichtung von einem Hauptstrom durchströmbare Strömungsmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06004866A EP1832717A1 (de) 2006-03-09 2006-03-09 Verfahren zum Beeinflussen der spaltnahen Strömung einer axial durchströmten Strömungsmaschine sowie ringförmiger Strömungskanal für eine in Axialrichtung von einem Hauptstrom durchströmbare Strömungsmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1832717A1 true EP1832717A1 (de) 2007-09-12

Family

ID=36406611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06004866A Withdrawn EP1832717A1 (de) 2006-03-09 2006-03-09 Verfahren zum Beeinflussen der spaltnahen Strömung einer axial durchströmten Strömungsmaschine sowie ringförmiger Strömungskanal für eine in Axialrichtung von einem Hauptstrom durchströmbare Strömungsmaschine

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP1832717A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104196746A (zh) * 2014-08-04 2014-12-10 河北瑞兆激光再制造技术有限公司 轴流风机修复后径向间隙控制检验平台的研制方法
EP3179113A1 (de) * 2015-12-08 2017-06-14 General Electric Company Venturi-effekt-endwandbehandlung
RU2715459C1 (ru) * 2019-06-07 2020-02-28 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Турбокомпрессор с надроторным устройством
US10876549B2 (en) 2019-04-05 2020-12-29 Pratt & Whitney Canada Corp. Tandem stators with flow recirculation conduit
US11441575B2 (en) * 2020-02-26 2022-09-13 Honda Motor Co., Ltd. Axial compressor

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE881743C (de) * 1944-01-06 1953-07-02 Messerschmitt Boelkow Blohm Verfahren zur Verhuetung des Abreissens der Stroemung in Verdichtern von Heissstrahltriebwerken
US3572960A (en) * 1969-01-02 1971-03-30 Gen Electric Reduction of sound in gas turbine engines
US4580943A (en) * 1980-12-29 1986-04-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Turbine wheel for hot gas turbine engine
EP0606475A1 (de) * 1991-10-04 1994-07-20 Ebara Corporation Turbomaschine
JPH06207558A (ja) * 1993-01-11 1994-07-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd エンジン用ファンの作動安定化装置
US5431533A (en) * 1993-10-15 1995-07-11 United Technologies Corporation Active vaned passage casing treatment
EP0719907A1 (de) 1994-12-29 1996-07-03 United Technologies Corporation Anstreifring für eine Gasturbine
EP1286022A1 (de) 2001-08-14 2003-02-26 United Technologies Corporation Mantelbehandlung für Kompressoren

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE881743C (de) * 1944-01-06 1953-07-02 Messerschmitt Boelkow Blohm Verfahren zur Verhuetung des Abreissens der Stroemung in Verdichtern von Heissstrahltriebwerken
US3572960A (en) * 1969-01-02 1971-03-30 Gen Electric Reduction of sound in gas turbine engines
US4580943A (en) * 1980-12-29 1986-04-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Turbine wheel for hot gas turbine engine
EP0606475A1 (de) * 1991-10-04 1994-07-20 Ebara Corporation Turbomaschine
JPH06207558A (ja) * 1993-01-11 1994-07-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd エンジン用ファンの作動安定化装置
US5431533A (en) * 1993-10-15 1995-07-11 United Technologies Corporation Active vaned passage casing treatment
EP0719907A1 (de) 1994-12-29 1996-07-03 United Technologies Corporation Anstreifring für eine Gasturbine
EP1286022A1 (de) 2001-08-14 2003-02-26 United Technologies Corporation Mantelbehandlung für Kompressoren

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 569 (M - 1695) 31 October 1994 (1994-10-31) *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104196746A (zh) * 2014-08-04 2014-12-10 河北瑞兆激光再制造技术有限公司 轴流风机修复后径向间隙控制检验平台的研制方法
CN104196746B (zh) * 2014-08-04 2016-02-03 河北瑞兆激光再制造技术有限公司 轴流风机修复后径向间隙控制检验平台的研制方法
EP3179113A1 (de) * 2015-12-08 2017-06-14 General Electric Company Venturi-effekt-endwandbehandlung
US10041500B2 (en) 2015-12-08 2018-08-07 General Electric Company Venturi effect endwall treatment
US10876549B2 (en) 2019-04-05 2020-12-29 Pratt & Whitney Canada Corp. Tandem stators with flow recirculation conduit
RU2715459C1 (ru) * 2019-06-07 2020-02-28 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Турбокомпрессор с надроторным устройством
US11441575B2 (en) * 2020-02-26 2022-09-13 Honda Motor Co., Ltd. Axial compressor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2024606B1 (de) Ringförmiger strömungskanal für eine in axialrichtung von einem hauptstrom durchströmbare strömungsmaschine
EP1706597B1 (de) Strömungsmaschine mit einem axial verschiebbaren rotor
DE4242494C1 (en) Adjustable flow-guide for engine exhaust turbocharger - has axially-adjustable annular insert in sectors forming different kinds of guide grilles supplied simultaneously by spiral passages
DE69936184T2 (de) Abzapfringraum bei den Schaufelspitzen eines Gasturbinentriebwerks
DE60133629T2 (de) Verfahren zum betrieb einer gasturbine mit verstellbaren leitschaufeln
DE69114647T2 (de) Axialströmungsgebläse.
DE2642603B2 (de) Einrichtung zur Pumpverhütung bei Axialverdichtern
CH710476A2 (de) Verdichter mit einer Axialverdichterendwandeinrichtung zur Steuerung der Leckageströmung in dieser.
EP0355312B1 (de) Axialdurchströmte Turbine mit radial-axialer erster Stufe
EP1532368B1 (de) Verdichter in einem abgasturbolader für eine brennkraftmaschine
EP2789808A1 (de) Gasturbinenkraftwerk mit Abgasrezirkulation und sauerstoffarmen Kühlgas
EP2146053A1 (de) Axialturbomaschine mit geringen Spaltverlusten
DE10330084A1 (de) Rezirkulationsstruktur für Turboverdichter
EP3064706A1 (de) Leitschaufelreihe für eine axial durchströmte Strömungsmaschine
EP2434164A1 (de) Verstellbares Casing Treatment
WO2018050347A1 (de) Turbolader für eine brennkraftmaschine
EP1898067A2 (de) Fluidrückführung im Trennkörper von Strömungsarbeitsmaschinen mit Nebenstromkonfiguration
EP1832717A1 (de) Verfahren zum Beeinflussen der spaltnahen Strömung einer axial durchströmten Strömungsmaschine sowie ringförmiger Strömungskanal für eine in Axialrichtung von einem Hauptstrom durchströmbare Strömungsmaschine
EP2532898A1 (de) Axialturboverdichter
EP2112332B1 (de) Trägerring einer Leitvorrichtung mit Sperrluftkanal
CH708790A2 (de) Verfahren und System zur Steuerung von Verdichterfrontleckagen.
WO2016001002A1 (de) Abströmbereich einer turbine eines abgasturboladers
DE102016124147A1 (de) Innenkühlkonfigurationen in Turbinenrotorschaufeln
DE10029807C1 (de) Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
WO2014012725A1 (de) Paralleldiffusor für eine fluidmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK YU

AKX Designation fees paid
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20080313

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8566