EP2090786B1 - Housing structure for stabilising the flow in a flow work machine - Google Patents

Housing structure for stabilising the flow in a flow work machine Download PDF

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EP2090786B1
EP2090786B1 EP09150842.4A EP09150842A EP2090786B1 EP 2090786 B1 EP2090786 B1 EP 2090786B1 EP 09150842 A EP09150842 A EP 09150842A EP 2090786 B1 EP2090786 B1 EP 2090786B1
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EP
European Patent Office
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duct
blade
casing
accordance
channel
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EP09150842.4A
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EP2090786A2 (en
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Carsten Clemen
Henner Schrapp
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Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0246Surge control by varying geometry within the pumps, e.g. by adjusting vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0207Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/526Details of the casing section radially opposing blade tips
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/685Inducing localised fluid recirculation in the stator-rotor interface

Definitions

  • the invention relates to a housing with at least one housing structuring for stabilizing the flow in the region of the blade tips of the rotor blades in a turbomachine. Furthermore, the invention relates to a use of the housing in a compressor of a gas turbine. Moreover, the invention relates to a method for stabilizing the flow in the region of the blade tips of the blades in a fluid flow machine by means of the housing.
  • a fluid flow machine especially in a compressor
  • the pressure of a fluid is continuously increased by means of a rotor with blades and a stator with vanes.
  • the stability of the flow of the fluid in the compressor has a significant influence on the efficiency of the compressor and the life of the blades. Therefore, it is an important goal in the design of compressors to reduce flow instabilities, such as those that occur particularly in the blade tip flow around the blades (slit flow), in order to increase the stability limit of the compressor.
  • adjustable guide wheels To actively influence the compressor stability include e.g. adjustable guide wheels.
  • Fig. 1 is a compressor 1 of a jet engine, not shown, with a compressor housing 2, a compressor duct 3, blades 4 and adjustable vanes 5 with adjusting devices 6 according to the prior art shown schematically.
  • the air 7 flows into the compressor and leaves it as compressed air 8.
  • the functioning of the adjustable guide vanes 5 is characterized in that the angle of attack of the moving blades 4 is tracked with a change in the speed of the compressor 1 in order to adjust the flow conditions, that the stability of the housing and profile boundary layers on the rotor blades 4 is maintained.
  • adjustable vanes are very complicated in their construction. There are many items needed, making the compressor heavier and more expensive. In particular, in jet engines, however, an increase in weight through additional facilities is to be avoided. In addition, the adjustment are susceptible to failure. This increases both the maintenance and maintenance costs.
  • Fig. 2 shows a compressor 1 with a channel 10 for returning a partial flow from a rear compressor stage to a front compressor stage, which is known in practice.
  • the compressor 1 of a jet engine essentially comprises a compressor housing 2, a compressor duct 3, blades 4 and vanes 5.
  • the air 7 flows into the compressor and leaves it as compressed air 8.
  • the channel 10 is arranged between the compressor housing 2 and the bypass inner housing 9 of the jet engine. Behind a downstream compressor stage is a tapping point 11, which opens into the channel 10, which leads to a Einblasestelle 12 in front of an upstream compressor stage.
  • Passive influences on compressor stability include casing treatments in the form of small recesses mounted in front of or above the blade tips of the blades on the circumference of the compressor housing and affecting the blade tip flow.
  • the compressor 1 of a jet engine comprises a compressor housing 2, a compressor duct 3, Blades 4 and Vanes 5.
  • the air 7 flows into the compressor and exits it as compressed air 8.
  • At the leading edge 41 of the blade tip 40 of the first blade 4 is a recess 13.
  • the influence of the flow in the area of the blade tip 40 is characterized achieved that the flow at the downstream end of the recess 13 enters the recess 13 and exits at the upstream end of the recess 13 again and thus circulated. This happens because the pressure at the downstream end of the recess 13 is greater than at the upstream end. This pressure difference causes the local recirculation of the flow. As a result, a small amount of energy is transported into the front region of the blade tip 40.
  • the interaction of the flow recirculation with the blade tip overflow leads to a stabilization of the gap flow and thus of the compressor.
  • housing With trained in the axial direction of channels housing are for example from the GB 2 408 546 A , of the EP 0 614 014 A1 , of the EP 0 046 173 A1 , of the US 2003/0152455 A1 and the GB 2 245 312 A known. Furthermore, from the WO 95/34745 A1 a housing with distributed circumferentially wells known.
  • the recesses are not speed dependent, but can be optimally designed only for one operating point. This means that they are insufficient for stability enhancement under all operating conditions.
  • the invention is therefore based on the object to provide a housing that increases the compressor stability, is simple in design, has a low weight, works reliably and does not heat the fluid in the fluid flow machine.
  • the object is achieved in a housing with at least one housing structuring for stabilizing the flow in the area of the blade tips of the rotor blades in a fluid flow machine, wherein the housing structuring is arranged at least in one stage on the inner circumference of the housing.
  • the housing structure is formed as a channel comprising a first end and a second end, wherein the first end opens in the region of the blade tips of a blade ring in the interior of the housing and the second end is closed.
  • the length 1 of the channel at the second end is in a range between a minimum length l min and a maximum length l max speed-dependent adjustable.
  • Static pressure fields which form on the blades, pull past the channel and cause the air column in the channel to vibrate. At a certain speed, a standing wave is formed in the duct. This creates at the mouth of the channel a pulsating mass flow which stabilizes the flow between the blade tips of the blades and the housing.
  • the natural frequency of the air column in the channel can be set to any operating state of the fluid flow machine.
  • the housing according to the invention thus combines the advantages of the passive housing structures, which are formed by recesses in the housing (simple design, low weight, no return of hot fluid) with the advantages of active flow control by Verstellleitrate (speed-dependent control).
  • the l length adjustable channel allows future compressors to be designed with higher loaded rotor tips, which can be achieved, for example, by reducing rotor blade counts. This leads to a weight and cost reduction.
  • the arrangement is simple in construction and works reliably.
  • the weight of the compressor is not increased by the channel.
  • the temperature of the flow in the compressor is not increased, as for example in a return of fluid.
  • the channel has a taper at the first end.
  • the rejuvenation enhances the effect of the pulsating mass flow.
  • the channel is rectilinear at least in the range between l min and l max and has a constant cross-section in this region, wherein at the second end of the channel in the longitudinal direction of the channel in the range between l min and l max movable Piston is arranged.
  • the movable piston makes it easy to adjust the length l of the channel.
  • the arrangement of the piston is very easy to implement, requires few parts and has a lower weight than a Verstellleitradsystem according to the prior art.
  • the position of the piston may be controllable by means of an electric, hydraulic or pneumatic drive.
  • an electric drive for example, a stepper motor comes into question. These drives are reliable and can be easily installed in the fluid flow machine.
  • the channel is arranged substantially radially to the inner periphery of the housing.
  • a channel can be easily made, for example, by a core during casting or by subsequent drilling.
  • the channel is arranged at an angle to the longitudinal axis of the housing. Also such a channel can be easily made by a casting core or drilling.
  • the channel is arcuately curved outside the range between l min and l max . This shape allows a length of the channel that exceeds the thickness of the housing wall.
  • the channel is arcuately curved in the region of the first end and in the region between l min and l max parallel to the longitudinal axis of the housing. This arrangement is advantageous when the piston is to move in the axial direction.
  • the position of the first end of the channel is between the trailing edge of the blade and a distance of 1.3 times the axial chord length l ax of the blade at the blade tip as measured from the trailing edge of the blade. This position range is optimal for stabilizing the flow between the blade tips of the blades and the housing.
  • the housing is used in a compressor of a gas turbine.
  • compressor stability is particularly important.
  • the compressor is exposed to high pressures due to pressure and temperature and should not be additionally burdened by flow instabilities.
  • the solution of the problem in a method for stabilizing the flow in the area of the blade tips of the blades in a fluid flow machine by means of the housing, which forms a static pressure field on each blade.
  • the static pressure field travels past the first end of the channel during rotation of the blade and causes the fluid column in the channel to vibrate, creating a standing wave in the channel. which creates a pulsating mass flow at the first end of the channel.
  • This method is based on a simple principle and is very reliable.
  • the method results in that an increase in the compressor pumping limit can be achieved without adversely affecting the compressor efficiency, and that the increase in the pumping limit for the entire speed range of the compressor can be optimally utilized.
  • the standing wave is generated by tuning the natural frequency of the fluid column to the blade follower frequency so that the natural frequency of the fluid column is a multiple of the blade follower frequency of the blades.
  • the tuning of the natural frequency of the fluid column enables an improvement of the stability in all operating areas of the fluid flow machine.
  • the natural frequency of the fluid column can be adjusted as a function of speed by adjusting the length l of the channel.
  • the length l of the channel By adjusting the length l of the channel, a simple adjustment of the natural frequency of the air column in the channel is possible.
  • This formula allows a precise determination of the optimal length 1 of the channel for each operating range.
  • the adaptation of the length l of the channel as a function of the aerodynamic speed of the compressor leads to the fact that always forms a defined flow state in the channel, whereby the channel is maximally effective and the compressor stability is maximally increased. Since the aerodynamic speed is available to the engine computer, the control of the length l of the channel is very easy and reliable to implement. Since the length l of the channel is optimally adapted to all speeds, an improvement in the compressor efficiency is also to be expected.
  • Determining the maximum length of the channel ensures that the channel is not set too long.
  • Fig. 4a, 4b, 4c and 4d each show a part of a housing, which is designed as a compressor housing 2 in a jet engine, not shown, a rotor blade 4 and a channel 20 with a piston 30th
  • the compressor housing 2 encloses the compressor duct 3, which is circular in cross-section.
  • the compressor duct 3 contains rotor blades arranged radially on a shaft or rotor disk, not shown. In the Fig. 4a-d only one blade 4 is shown in each case.
  • the rotor blade 4 has a blade tip 40, an upstream leading edge 41 and a downstream trailing edge 42. Between the blade tip 40 of the blade 4 and the compressor housing 2, there is a gap 43 in the compressor duct 3.
  • the channel 20 is arranged in the region of the blade tip 40 of the blade 4.
  • the channel 20 has a first end 21 and a second end 22.
  • the first end 21 of the channel 20 opens in the region of the blade tip 40 of the blade 4 in the compressor passage 3 and in the gap 43.
  • the second end 22 of the channel 20 is clearly spaced from the first end 21 and closed by the adjustable piston 30.
  • This channel 20 can be arbitrary in number, extent and shape in the axial direction and in the circumferential direction. It can be any number of channels 20 of the four embodiments, which in the Fig. 4a-d shown are arranged on the circumference of the compressor housing 2.
  • further channels 20 may be arranged on the moving blades of further compressor stages.
  • Fig. 4a the first embodiment of the channel 20 is shown in the compressor housing 2.
  • the channel 20 extends in a straight line and radially to the inner periphery of the compressor housing 2.
  • the first end 21 of the channel 20 opens in the downstream region of the blade tip 40 of the blade 4 in the gap 43 between the blade tip 40 and the compressor housing.
  • Fig. 4b the second embodiment of the channel 20 is shown in the compressor housing 2.
  • the channel 20 is rectilinear and is inclined at an acute angle to the non-illustrated longitudinal axis of the compressor housing 2, wherein the apex of the angle points in the flow direction.
  • the first end 21 of the channel 20 opens in the upstream region of the blade tip 40 of the blade 4 in the gap 43 between the blade tip 40 and the compressor housing. 2
  • Fig. 4c the third embodiment of the channel 20 is shown in the compressor housing 2.
  • the channel 20 extends straight at the second end 22 and radially to the inner periphery of the compressor housing 2.
  • the first end 21 of the channel 20 extends arcuately, tapers in the direction of the compressor passage 3 and flows upstream of the leading edge 41 of the blade 4 just before the gap 43rd between the blade tip 40 and the compressor housing 2 in the compressor duct 3rd
  • Fig. 4d the fourth embodiment of the channel 20 is shown in the compressor housing 2.
  • the channel 20 extends only at the second end 22 in a straight line and parallel to the longitudinal axis of the compressor housing 2, not shown.
  • the first end 21 of the channel 20 extends arcuately, tapers in the direction of the compressor passage 3 and flows upstream of the leading edge 41 of the blade 4 just before the gap 43 between the blade tip 40 and the compressor housing 2 in the compressor passage 3rd
  • Fig. 5 is the third embodiment according to Fig. 4c shown enlarged for the channel 20 in the compressor housing 2.
  • the air flow 7 is fed to the compressor stage formed by the rotor blade 4 and the guide blade 5.
  • the compressed air stream 8 exits the compressor stage.
  • the channel 20 includes the first end 21 and the second end 22 in which the piston 30 is located.
  • the blade 4 includes the blade tip 40, the leading edge 41 and the trailing edge 42. Between the blade tip 40 and the compressor housing 2 is the gap 43.
  • the axial distance between the leading edge 41 and the trailing edge 42 at the blade tip 40 is the chord length l ax .
  • the position of the channel 20 may be between the trailing edge 42 of the blade 4 and 1.3 times the axial chord length l ax measured from the trailing edge 42. This area is in Fig. 5 characterized by l pos .
  • Fig. 6 is the fourth embodiment according to Fig. 4d shown enlarged for the channel 20 in the compressor housing 2.
  • the compressor housing 2, with the compressor duct 3, the rotor blade 4 and the duct 20 with the piston 30 are again visible.
  • the duct 20 comprises a center line 23, the first end 21 and the second end 22, in which the piston 30 is located.
  • the blade 4 comprises the blade tip 40, the leading edge 41 and the trailing edge 42.
  • the gap 43 is located between the blade tip 40 and the compressor housing 2.
  • the aerodynamic speed n results from the mechanical compressor speed divided by the root of the compressor inlet temperature. This aerodynamic speed n is available to the engine computer.
  • k is any natural number (0, 1, 2, ...) over which the length l of the channel 20 can be increased without negatively affecting its effect.
  • is the isentropic exponent
  • R is the specific gas constant
  • z is the blade number of the blade ring on which the channel 20 acts on the flow.
  • the adjustment of the length l of the channel 20 is realized by means of the piston 30, which moves in the part of the channel 20 which lies between the minimum length l min and the maximum length l max of the channel 20.
  • the piston 30 serves to change the length l of the channel 20 in such a way that, according to equation (2), the length l appropriate to the current aerodynamic rotational speed n is set.
  • the channel 20 is designed such that the piston 30 fits, ie the channel 20 is rectilinear in this region and has a constant cross section.
  • the method of the piston 30 is controlled by the aerodynamic speed n of the compressor and realized by means of a suitable mechanism, for example electrically (eg by a stepping motor), hydraulically or pneumatically.
  • a suitable mechanism for example electrically (eg by a stepping motor), hydraulically or pneumatically.
  • the length l of the channel 20 must be selected so that a standing wave is generated in it.
  • the movable piston 30 is moved between the minimum length l min and the maximum length l max of the channel 20.
  • the travel s of the piston 30 is, as described above, dependent on the aerodynamic speed n.
  • two quantities must be matched to one another. These are the blade rate of the blade ring to be controlled and the volume of the channel 20.
  • Each blade 4 of the blade ring surrounds a static pressure field. This moves past the first end 21 of the channel 20 and vibrates the air column in the channel 20.
  • the piston 30 makes it possible to vary the volume of the channel 20.
  • the volume is now adjusted to the compressor speed in such a way that the blade repetition frequency coincides with a multiple of the natural frequency of the air column in the channel 20, a resonance occurs and a standing wave of maximum amplitude is formed in the channel 20.
  • the standing wave on the piston 30 shows a node, and the speed is zero.
  • the standing wave has a belly.
  • a pulsating mass flow which stabilizes the flow in the region of the blade tips 40 of the rotor blades 4, is formed at the first end 21 of the channel 20.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse mit mindestens einer Gehäusestrukturierung zum Stabilisieren der Strömung im Bereich der Blattspitzen der Laufschaufeln in einer Strömungsarbeitsmaschine. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung des Gehäuses in einem Verdichter einer Gasturbine. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Stabilisieren der Strömung im Bereich der Blattspitzen der Laufschaufeln in einer Strömungsarbeitsmaschine mittels des Gehäuses.The invention relates to a housing with at least one housing structuring for stabilizing the flow in the region of the blade tips of the rotor blades in a turbomachine. Furthermore, the invention relates to a use of the housing in a compressor of a gas turbine. Moreover, the invention relates to a method for stabilizing the flow in the region of the blade tips of the blades in a fluid flow machine by means of the housing.

In einer Strömungsarbeitsmaschine, insbesondere in einem Verdichter, wird mittels eines Rotors mit Laufschaufeln und eines Stators mit Leitschaufeln der Druck eines Fluids kontinuierlich erhöht. Die Stabilität der Strömung des Fluids im Verdichter hat dabei einen wesentlichen Einfluss auf den Wirkungsgrad des Verdichters und die Lebensdauer der Schaufeln. Daher ist es ein wichtiges Ziel bei der Entwicklung von Verdichtern, Strömungsinstabilitäten, wie sie besonders bei der Blattspitzenumströmung an den Laufschaufeln (Spaltströmung) auftreten, zu verringern, um die Stabilitätsgrenze des Verdichters zu erhöhen.In a fluid flow machine, especially in a compressor, the pressure of a fluid is continuously increased by means of a rotor with blades and a stator with vanes. The stability of the flow of the fluid in the compressor has a significant influence on the efficiency of the compressor and the life of the blades. Therefore, it is an important goal in the design of compressors to reduce flow instabilities, such as those that occur particularly in the blade tip flow around the blades (slit flow), in order to increase the stability limit of the compressor.

Zur Verbesserung der Verdichterstabilität gibt es grundsätzlich zwei Ansätze, die aktive und die passive Beeinflussung.To improve the compressor stability, there are basically two approaches, the active and the passive influencing.

Zur aktiven Beeinflussung der Verdichterstabilität gehören z.B. verstellbare Leiträder.To actively influence the compressor stability include e.g. adjustable guide wheels.

In Fig. 1 ist ein Verdichter 1 eines nicht dargestellten Strahltriebwerks mit einem Verdichtergehäuse 2, einem Verdichterkanal 3, Laufschaufeln 4 und verstellbaren Leitschaufeln 5 mit Verstelleinrichtungen 6 nach dem Stand der Technik schematisch dargestellt. Die Luft 7 strömt in den Verdichter ein und verlässt ihn als verdichtete Luft 8. Die Funktionsweise der verstellbaren Leitschaufeln 5 zeichnet sich dadurch aus, dass der Anströmwinkel der Laufschaufeln 4 bei einer Änderung der Drehzahl des Verdichters 1 nachgeführt wird, um die Anströmbedingungen so einzustellen, dass die Stabilität der Gehäuse- und Profilgrenzschichten an den Laufschaufeln 4 gewahrt wird.In Fig. 1 is a compressor 1 of a jet engine, not shown, with a compressor housing 2, a compressor duct 3, blades 4 and adjustable vanes 5 with adjusting devices 6 according to the prior art shown schematically. The air 7 flows into the compressor and leaves it as compressed air 8. The functioning of the adjustable guide vanes 5 is characterized in that the angle of attack of the moving blades 4 is tracked with a change in the speed of the compressor 1 in order to adjust the flow conditions, that the stability of the housing and profile boundary layers on the rotor blades 4 is maintained.

Verstellbare Leitschaufeln sind jedoch sehr kompliziert in ihrer Konstruktion. Es werden viele Einzelteile benötigt, wodurch der Verdichter schwerer und teurer wird. Insbesondere bei Strahltriebwerken ist jedoch eine Erhöhung des Gewichts durch zusätzliche Einrichtungen zu vermeiden. Außerdem sind die Verstelleinrichtungen anfällig für Versagen. Dies erhöht sowohl den Wartungsaufwand als auch die Wartungskosten.However, adjustable vanes are very complicated in their construction. There are many items needed, making the compressor heavier and more expensive. In particular, in jet engines, however, an increase in weight through additional facilities is to be avoided. In addition, the adjustment are susceptible to failure. This increases both the maintenance and maintenance costs.

Weiterhin ist als aktive Beeinflussung der Verdichterstabilität eine Rückführung von Fluid von den hinteren Stufen des Verdichters und seine Einblasung in den Bereich der Blattspitzen der vorderen Laufschaufeln bekannt.Furthermore, as an active influence on the compressor stability, recirculation of fluid from the rear stages of the compressor and its injection into the area of the blade tips of the front rotor blades is known.

Fig. 2 zeigt einen Verdichter 1 mit einem Kanal 10 zur Rückführung eines Teilstroms aus einer hinteren Verdichterstufe zu einer vorderen Verdichterstufe, der aus der Praxis bekannt ist. Der Verdichter 1 eines nicht dargestellten Strahltriebwerks weist im Wesentlichen ein Verdichtergehäuse 2, einen Verdichterkanal 3, Laufschaufeln 4 und Leitschaufeln 5 auf. Die Luft 7 strömt in den Verdichter ein und verlässt ihn als verdichtete Luft 8. Der Kanal 10 ist zwischen dem Verdichtergehäuse 2 und dem Bypass-Innengehäuse 9 des Strahltriebwerks angeordnet. Hinter einer stromab gelegenen Verdichterstufe befindet sich eine Zapfstelle 11, die in den Kanal 10 mündet, der zu einer Einblasestelle 12 vor einer stromauf gelegenen Verdichterstufe führt. Nach der Funktionsweise der Einblasung von Fluid vor oder über den Blattspitzen 40 der Laufschaufeln 4 der ersten Verdichterstufe wird Energie in den Bereich der Blattspitzen 40 der Laufschaufeln 4 eingebracht und so die Spaltströmung zwischen den Laufschaufeln 4 der ersten Verdichterstufe und dem Verdichtergehäuse 2 positiv beeinflusst. Fig. 2 shows a compressor 1 with a channel 10 for returning a partial flow from a rear compressor stage to a front compressor stage, which is known in practice. The compressor 1 of a jet engine, not shown, essentially comprises a compressor housing 2, a compressor duct 3, blades 4 and vanes 5. The air 7 flows into the compressor and leaves it as compressed air 8. The channel 10 is arranged between the compressor housing 2 and the bypass inner housing 9 of the jet engine. Behind a downstream compressor stage is a tapping point 11, which opens into the channel 10, which leads to a Einblasestelle 12 in front of an upstream compressor stage. According to the mode of operation of the injection of fluid in front of or above the tips of the leaves 40 of the rotor blades 4 of the first compressor stage energy is introduced into the region of the blade tips 40 of the blades 4 and thus positively influenced the gap flow between the blades 4 of the first compressor stage and the compressor housing 2.

Die Rückführung von Fluid ist jedoch nur dann drehzahlabhängig zu realisieren, wenn eine Steuerung über Ventile vorgesehen wird. Dies ist sehr komplex und unzuverlässig. Die Rückführung selbst bewirkt, dass heißes Fluid vom hinteren Teil des Verdichters nach vorne geführt wird. Dadurch erhöht sich das Temperaturniveau im Verdichter, und der Wirkungsgrad sinkt.However, the return of fluid can only be realized as a function of speed if control is provided via valves. This is very complex and unreliable. The feedback itself causes hot fluid to be fed from the rear of the compressor to the front. This increases the temperature level in the compressor, and the efficiency drops.

Eine Einblasung von Fluid in schaufelnahe Bereiche einer Strömungsarbeitsmaschine ist beispielsweise aus der DE 103 55 241 A1 bekannt. In der Druckschrift sind Einzeldüsen beschrieben, die punktuell am Gehäuse angebracht sind und durch die den schaufelnahen Bereichen an unterschiedlichen Stellen Luft zugeführt wird. Des Weiteren sind in der Druckschrift Kanäle beschrieben, die durch Zufuhrkammern führen und im Bereich der Blattspitzen der Laufschaufeln in das Gehäuse münden. Durch die Zufuhrkammern wird der Schaufelreihe Fluid zugeführt. Die Zuführung des Fluids erfolgt entweder von einer Fremdquelle aus oder wird von Orten der Strömungsarbeitsmaschine oder der die Strömungsmaschine einschließenden Gesamtanlage zurückgeführt.An injection of fluid into the vicinity of the vanes of a fluid flow machine is known, for example, from US Pat DE 103 55 241 A1 known. In the document, individual nozzles are described, which are selectively attached to the housing and through which the blade near areas at different locations air is supplied. Furthermore, the document describes channels which lead through feed chambers and open into the housing in the area of the blade tips of the rotor blades. Through the feed chambers fluid is supplied to the blade row. The supply of the fluid takes place either from a foreign source or is fed back from locations of the fluid flow machine or the entire plant enclosing the turbomachine.

Zur passiven Beeinflussung der Verdichterstabilität gehören Gehäusestrukturierungen ("Casing Treatments") in Form von kleinen Vertiefungen, die vor oder über den Blattspitzen der Laufschaufeln am Umfang des Verdichtergehäuses angebracht sind und die Blattspitzenumströmung beeinflussen.Passive influences on compressor stability include casing treatments in the form of small recesses mounted in front of or above the blade tips of the blades on the circumference of the compressor housing and affecting the blade tip flow.

In Fig. 3 ist eine solche passive Beeinflussung dargestellt. Der Verdichter 1 eines nicht dargestellten Strahltriebwerks umfasst ein Verdichtergehäuse 2, einen Verdichterkanal 3, Laufschaufeln 4 und Leitschaufeln 5. Die Luft 7 strömt in den Verdichter ein und verlässt ihn als verdichtete Luft 8. An der Vorderkante 41 der Blattspitze 40 der ersten Laufschaufel 4 befindet sich eine Vertiefung 13. Die Beeinflussung der Strömung im Bereich der Blattspitze 40 wird dadurch erreicht, dass die Strömung am stromabliegenden Ende der Vertiefung 13 in die Vertiefung 13 eintritt und am stromaufliegenden Ende der Vertiefung 13 wieder austritt und somit zirkuliert. Dies geschieht dadurch, dass der Druck am stromab liegenden Ende der Vertiefung 13 größer ist als am stromaufliegenden Ende. Diese Druckdifferenz bewirkt die lokale Rezirkulation der Strömung. Dadurch wird eine geringe Energiemenge in den vorderen Bereich der Blattspitze 40 transportiert. Die Wechselwirkung der Strömungsrezirkulation mit der Blattspitzenüberströmung führt zu einer Stabilisierung der Spaltströmung und damit des Verdichters.In Fig. 3 is shown such a passive influence. The compressor 1 of a jet engine, not shown, comprises a compressor housing 2, a compressor duct 3, Blades 4 and Vanes 5. The air 7 flows into the compressor and exits it as compressed air 8. At the leading edge 41 of the blade tip 40 of the first blade 4 is a recess 13. The influence of the flow in the area of the blade tip 40 is characterized achieved that the flow at the downstream end of the recess 13 enters the recess 13 and exits at the upstream end of the recess 13 again and thus circulated. This happens because the pressure at the downstream end of the recess 13 is greater than at the upstream end. This pressure difference causes the local recirculation of the flow. As a result, a small amount of energy is transported into the front region of the blade tip 40. The interaction of the flow recirculation with the blade tip overflow leads to a stabilization of the gap flow and thus of the compressor.

Mit in axialer Richtung verlaufenden Kanälen ausgebildete Gehäuse sind beispielsweise aus der GB 2 408 546 A , der EP 0 614 014 A1 , der EP 0 046 173 A1 , der US 2003/0152455 A1 und der GB 2 245 312 A bekannt. Ferner ist aus der WO 95/34745 A1 ein Gehäuse mit in Umfangsrichtung verteilten Vertiefungen bekannt.With trained in the axial direction of channels housing are for example from the GB 2 408 546 A , of the EP 0 614 014 A1 , of the EP 0 046 173 A1 , of the US 2003/0152455 A1 and the GB 2 245 312 A known. Furthermore, from the WO 95/34745 A1 a housing with distributed circumferentially wells known.

Die Vertiefungen sind nicht drehzahlabhängig, sondern können nur für einen Betriebspunkt optimal ausgelegt werden. Dies bedeutet, dass sie unzureichend für eine Stabilitätserweiterung bei allen Betriebsbedingungen sind.The recesses are not speed dependent, but can be optimally designed only for one operating point. This means that they are insufficient for stability enhancement under all operating conditions.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Gehäuse zu schaffen, das die Verdichterstabilität erhöht, einfach aufgebaut ist, ein geringes Gewicht aufweist, zuverlässig funktioniert und das Fluid in der Strömungsarbeitsmaschine nicht erhitzt.The invention is therefore based on the object to provide a housing that increases the compressor stability, is simple in design, has a low weight, works reliably and does not heat the fluid in the fluid flow machine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Gehäuse mit mindestens einer Gehäusestrukturierung zum Stabilisieren der Strömung im Bereich der Blattspitzen der Laufschaufeln in einer Strömungsarbeitsmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe mit einem Verfahren zum Stabilisieren der Strömung im Bereich der Blattspitzen der Laufschaufeln in einer Strömungsarbeitsmaschine nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved according to the invention with a housing having at least one housing structure for stabilizing the flow in the region of the blade tips of the blades in a flow machine according to claim 1 solved. Furthermore, the object is achieved with a method for stabilizing the flow in the region of the blade tips of the rotor blades in a fluid flow machine according to claim 11. Advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.

Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe in einem Gehäuse mit mindestens einer Gehäusestrukturierung zum Stabilisieren der Strömung im Bereich der Blattspitzen der Laufschaufeln in einer Strömungsarbeitsmaschine, wobei die Gehäusestrukturierung mindestens in einer Stufe am inneren Umfang des Gehäuses angeordnet ist. Die Gehäusestrukturierung ist als Kanal ausgebildet, der ein erstes Ende und ein zweites Ende umfasst, wobei das erste Ende im Bereich der Blattspitzen eines Laufschaufelkranzes in das Innere des Gehäuses mündet und das zweite Ende geschlossen ist. Die Länge 1 des Kanals am zweiten Ende ist in einem Bereich zwischen einer Mindestlänge lmin und einer maximalen Länge lmax drehzahlabhängig einstellbar ist.According to the invention, the object is achieved in a housing with at least one housing structuring for stabilizing the flow in the area of the blade tips of the rotor blades in a fluid flow machine, wherein the housing structuring is arranged at least in one stage on the inner circumference of the housing. The housing structure is formed as a channel comprising a first end and a second end, wherein the first end opens in the region of the blade tips of a blade ring in the interior of the housing and the second end is closed. The length 1 of the channel at the second end is in a range between a minimum length l min and a maximum length l max speed-dependent adjustable.

Statische Druckfelder, die sich an den Laufschaufeln ausbilden, ziehen an dem Kanal vorbei und regen die Luftsäule in dem Kanal zu Schwingungen an. Bei einer bestimmten Drehzahl bildet sich im Kanal eine stehende Welle aus. Dadurch entsteht an der Mündung des Kanals ein pulsierender Massenstrom, der die Strömung zwischen den Blattspitzen der Laufschaufeln und dem Gehäuse stabilisiert.Static pressure fields, which form on the blades, pull past the channel and cause the air column in the channel to vibrate. At a certain speed, a standing wave is formed in the duct. This creates at the mouth of the channel a pulsating mass flow which stabilizes the flow between the blade tips of the blades and the housing.

Da die Länge l des Kanals am zweiten Ende in einem Bereich zwischen einer Mindestlänge lmin und einer maximalen Länge lmax drehzahlabhängig einstellbar ist, kann die Eigenfrequenz der Luftsäule im Kanal auf jeden Betriebszustand der Strömungsarbeitsmaschine eingestellt werden. Das erfindungsgemäße Gehäuse verbindet somit die Vorteile der passiven Gehäusestrukturierungen, die durch Vertiefungen im Gehäuse gebildet werden, (einfache Konstruktion, geringes Gewicht, keine Rückführung von heissem Fluid) mit den Vorteilen der aktiven Strömungsbeeinflussung durch Verstellleiträder (drehzahlabhängige Steuerung). Der in der Länge l einstellbare Kanal ermöglicht, zukünftige Verdichter mit höher belasteten Rotorspitzen auszulegen, was zum Beispiel durch eine Verringerung der Rotorschaufelzahlen erreicht werden kann. Dies führt zu einer Gewichts- und Kostenreduktion.Since the length l of the channel at the second end in a range between a minimum length l min and a maximum length l max is speed-dependent adjustable, the natural frequency of the air column in the channel can be set to any operating state of the fluid flow machine. The housing according to the invention thus combines the advantages of the passive housing structures, which are formed by recesses in the housing (simple design, low weight, no return of hot fluid) with the advantages of active flow control by Verstellleiträder (speed-dependent control). The l length adjustable channel allows future compressors to be designed with higher loaded rotor tips, which can be achieved, for example, by reducing rotor blade counts. This leads to a weight and cost reduction.

Die Anordnung ist einfach im Aufbau und funktioniert zuverlässig. Das Gewicht des Verdichters wird durch den Kanal nicht erhöht. Auch die Temperatur der Strömung im Verdichter wird nicht, wie zum Beispiel bei einer Rückführung von Fluid, erhöht.The arrangement is simple in construction and works reliably. The weight of the compressor is not increased by the channel. Also, the temperature of the flow in the compressor is not increased, as for example in a return of fluid.

Vorzugsweise weist der Kanal am ersten Ende eine Verjüngung auf. Die Verjüngung verstärkt den Effekt des pulsierenden Massenstroms.Preferably, the channel has a taper at the first end. The rejuvenation enhances the effect of the pulsating mass flow.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kanal zumindest in dem Bereich zwischen lmin und lmax geradlinig und weist in diesem Bereich einen konstanten Querschnitt auf, wobei am zweiten Ende des Kanals ein in Längsrichtung des Kanals im Bereich zwischen lmin und lmax beweglicher Kolben angeordnet ist. Der bewegliche Kolben ermöglicht auf einfache Weise die Einstellung der Länge l des Kanals. Die Anordnung des Kolbens ist sehr einfach zu realisieren, benötigt wenige Teile und besitzt ein geringeres Gewicht als ein Verstellleitradsystem nach dem Stand der Technik.In a preferred embodiment of the invention, the channel is rectilinear at least in the range between l min and l max and has a constant cross-section in this region, wherein at the second end of the channel in the longitudinal direction of the channel in the range between l min and l max movable Piston is arranged. The movable piston makes it easy to adjust the length l of the channel. The arrangement of the piston is very easy to implement, requires few parts and has a lower weight than a Verstellleitradsystem according to the prior art.

Die Position des Kolbens kann mittels eines elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antriebs steuerbar sein. Als elektrischer Antrieb kommt beispielsweise ein Schrittmotor in Frage. Diese Antriebe sind zuverlässig und können leicht in die Strömungsarbeitsmaschine eingebaut werden.The position of the piston may be controllable by means of an electric, hydraulic or pneumatic drive. As an electric drive, for example, a stepper motor comes into question. These drives are reliable and can be easily installed in the fluid flow machine.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kanal im Wesentlichen radial zum inneren Umfang des Gehäuses angeordnet. Ein solcher Kanal kann zum Beispiel durch einen Kern beim Gießen oder durch nachträgliches Bohren einfach hergestellt werden.In a preferred embodiment, the channel is arranged substantially radially to the inner periphery of the housing. Such a channel can be easily made, for example, by a core during casting or by subsequent drilling.

In einer alternativen Ausführungsform ist der Kanal in einem Winkel zur Längsachse des Gehäuses angeordnet. Auch solch ein Kanal kann leicht durch einen Gießkern oder Bohren hergestellt werden.In an alternative embodiment, the channel is arranged at an angle to the longitudinal axis of the housing. Also such a channel can be easily made by a casting core or drilling.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist der Kanal außerhalb des Bereichs zwischen lmin und lmax bogenförmig gekrümmt. Diese Form ermöglicht eine Länge des Kanals, die die Dicke der Gehäusewand überschreitet.In a further alternative embodiment, the channel is arcuately curved outside the range between l min and l max . This shape allows a length of the channel that exceeds the thickness of the housing wall.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist der Kanal im Bereich des ersten Endes bogenförmig gekrümmt und im Bereich zwischen lmin und lmax parallel zur Längsachse des Gehäuses. Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn sich der Kolben in axialer Richtung bewegen soll.In a further alternative embodiment, the channel is arcuately curved in the region of the first end and in the region between l min and l max parallel to the longitudinal axis of the housing. This arrangement is advantageous when the piston is to move in the axial direction.

Erfindungsgemäß liegt die Position des ersten Endes des Kanals zwischen der Hinterkante der Laufschaufel und einem Abstand von 1,3 mal der axialen Sehnenlänge lax der Laufschaufel an der Blattspitze, von der Hinterkante der Laufschaufel aus gemessen. Dieser Positionsbereich ist optimal, um die Strömung zwischen den Blattspitzen der Laufschaufeln und dem Gehäuse zu stabilisieren.According to the invention, the position of the first end of the channel is between the trailing edge of the blade and a distance of 1.3 times the axial chord length l ax of the blade at the blade tip as measured from the trailing edge of the blade. This position range is optimal for stabilizing the flow between the blade tips of the blades and the housing.

Vorzugsweise wird das Gehäuse in einem Verdichter einer Gasturbine verwendet. Bei einer Gasturbine ist die Verdichterstabilität besonders wichtig. Der Verdichter ist hohen Belastungen durch Druck und Temperatur ausgesetzt und soll nicht durch Strömungsinstabilitäten zusätzlich belastet werden.Preferably, the housing is used in a compressor of a gas turbine. In a gas turbine, compressor stability is particularly important. The compressor is exposed to high pressures due to pressure and temperature and should not be additionally burdened by flow instabilities.

Weiterhin besteht die Lösung der Aufgabe in einem Verfahren zum Stabilisieren der Strömung im Bereich der Blattspitzen der Laufschaufeln in einer Strömungsarbeitsmaschine mittels des Gehäuses, wobei sich an jeder Laufschaufel ein statisches Druckfeld ausbildet. Das statische Druckfeld zieht während der Rotation der Laufschaufel am ersten Ende des Kanals vorbei und regt die Fluidsäule im Kanal zu Schwingungen an, wobei im Kanal eine stehende Welle erzeugt wird, durch die am ersten Ende des Kanals ein pulsierender Massenstrom entsteht.Furthermore, the solution of the problem in a method for stabilizing the flow in the area of the blade tips of the blades in a fluid flow machine by means of the housing, which forms a static pressure field on each blade. The static pressure field travels past the first end of the channel during rotation of the blade and causes the fluid column in the channel to vibrate, creating a standing wave in the channel. which creates a pulsating mass flow at the first end of the channel.

Dieses Verfahren beruht auf einem einfachen Prinzip und ist sehr zuverlässig. Das Verfahren führt dazu, dass eine Erhöhung der Verdichterpumpgrenze erreicht werden kann, ohne den Verdichterwirkungsgrad negativ zu beeinflussen, und dass die Erhöhung der Pumpgrenze für den gesamten Drehzahlbereich des Verdichters optimal ausgenutzt werden kann.This method is based on a simple principle and is very reliable. The method results in that an increase in the compressor pumping limit can be achieved without adversely affecting the compressor efficiency, and that the increase in the pumping limit for the entire speed range of the compressor can be optimally utilized.

Vorzugsweise wird die stehende Welle erzeugt, indem die Eigenfrequenz der Fluidsäule so auf die Blattfolgefrequenz abgestimmt wird, dass die Eigenfrequenz der Fluidsäule ein Vielfaches der Blattfolgefrequenz der Laufschaufeln ergibt. Die Abstimmung der Eigenfrequenz der Fluidsäule ermöglicht eine Verbesserung der Stabilität bei allen Betriebsbereichen der Strömungsarbeitsmaschine.Preferably, the standing wave is generated by tuning the natural frequency of the fluid column to the blade follower frequency so that the natural frequency of the fluid column is a multiple of the blade follower frequency of the blades. The tuning of the natural frequency of the fluid column enables an improvement of the stability in all operating areas of the fluid flow machine.

Weiterhin kann die Eigenfrequenz der Fluidsäule durch das Einstellen der Länge l des Kanals drehzahlabhängig eingestellt werden. Durch das Einstellen der Länge l des Kanals ist eine einfache Einstellung der Eigenfrequenz der Luftsäule im Kanal möglich.Furthermore, the natural frequency of the fluid column can be adjusted as a function of speed by adjusting the length l of the channel. By adjusting the length l of the channel, a simple adjustment of the natural frequency of the air column in the channel is possible.

Die Länge l des Kanals kann mit der Formel l n = 1 2 k + 1 4 κ R nz

Figure imgb0001
berechnet werden, wobei

  • l die Länge des Kanals,
  • k eine beliebige natürliche Zahl,
  • κ der Isentropenexponent,
  • R die spezifische Gaskonstante,
  • n die aerodynamische Drehzahl des Verdichterrotors
    und
  • z Schaufelzahl des Laufschaufelkranzes
    sind.
The length l of the channel can be calculated using the formula l n = 1 2 k + 1 4 κ R nz
Figure imgb0001
be calculated, where
  • l the length of the channel,
  • k is any natural number,
  • κ isentropic exponent,
  • R is the specific gas constant,
  • n the aerodynamic speed of the compressor rotor
    and
  • z Number of blades of the blade ring
    are.

Diese Formel ermöglicht eine präzise Bestimmung der optimalen Länge 1 des Kanals für jeden Betriebsbereich. Die Anpassung der Länge l des Kanals in Abhängigkeit von der aerodynamischen Drehzahl des Verdichters führt dazu, dass sich stets ein definierter Strömungszustand im Kanal ausbildet, wodurch der Kanal maximal wirksam ist und die Verdichterstabilität maximal erhöht wird. Da die aerodynamische Drehzahl dem Triebwerkscomputer zur Verfügung steht, ist die Steuerung der Länge l des Kanals sehr einfach und zuverlässig realisierbar. Da die Länge l des Kanals optimal auf alle Drehzahlen angepasst ist, ist außerdem mit einer Verbesserung des Verdichterwirkungsgrades zu rechnen.This formula allows a precise determination of the optimal length 1 of the channel for each operating range. The adaptation of the length l of the channel as a function of the aerodynamic speed of the compressor leads to the fact that always forms a defined flow state in the channel, whereby the channel is maximally effective and the compressor stability is maximally increased. Since the aerodynamic speed is available to the engine computer, the control of the length l of the channel is very easy and reliable to implement. Since the length l of the channel is optimally adapted to all speeds, an improvement in the compressor efficiency is also to be expected.

Insbesondere kann die Mindestlänge lmin des Kanals mit der Formel l min = 1 2 k min + 1 4 κ R n max z mit k min k

Figure imgb0002
berechnet werden, wobei

lmin
die Mindestlänge des Kanals,
kmin
eine beliebige natürliche Zahl,
κ
der Isentropenexponent,
R
die spezifische Gaskonstante,
nmax
die maximale aerodynamische Drehzahl des Verdichterrotors und
z
Schaufelzahl des Laufschaufelkranzes
sind.In particular, the minimum length l min of the channel with the formula l min = 1 2 k min + 1 4 κ R n Max z with K min k
Figure imgb0002
be calculated, where
l min
the minimum length of the channel,
k min
any natural number,
κ
the isentropic exponent,
R
the specific gas constant,
n max
the maximum aerodynamic speed of the compressor rotor and
z
Blade number of the blade rim
are.

Durch die Bestimmung der Mindestlänge kann sichergestellt werden, dass die Kanallänge nicht zu kurz eingestellt wird.By determining the minimum length, it can be ensured that the channel length is not set too short.

Außerdem kann die maximale Länge lmax des Kanals mit der Formel l max = 1 2 k + 1 4 κ R n min z

Figure imgb0003
berechnet werden, wobei

lmax
die maximale Länge des Kanals,
k
eine beliebige natürliche Zahl,
κ
der Isentropenexponent,
R
die spezifische Gaskonstante,
nmin
die minimale aerodynamische Drehzahl des Verdichterrotors und
z
Schaufelzahl des Laufschaufelkranzes
sind.In addition, the maximum length l max of the channel with the formula l Max = 1 2 k + 1 4 κ R n min z
Figure imgb0003
be calculated, where
l max
the maximum length of the channel,
k
any natural number,
κ
the isentropic exponent,
R
the specific gas constant,
n min
the minimum aerodynamic speed of the compressor rotor and
z
Blade number of the blade rim
are.

Durch die Bestimmung der maximalen Länge des Kanals wird gewährleistet, dass der Kanal nicht zu lang eingestellt wird.Determining the maximum length of the channel ensures that the channel is not set too long.

Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
ein Verdichtergehäuse mit verstellbaren Leitschaufeln nach dem Stand der Technik,
Fig. 2
ein Verdichtergehäuse mit einem Kanal zur Rückführung von Fluid nach dem Stand der Technik,
Fig. 3
ein Verdichtergehäuse mit einer Gehäusestrukturierung (Vertiefung) nach dem Stand der Technik,
Fig. 4a
eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kanals in einem erfindungsgemäßen Gehäuse,
Fig. 4b
eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kanals in einem erfindungsgemäßen Gehäuse,
Fig. 4c
eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Kanals in einem erfindungsgemäßen Gehäuse,
Fig. 4d
eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Kanals in einem erfindungsgemäßen Gehäuse,
Fig. 5
eine vergrößerte schematische Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels und
Fig. 6
eine vergrößerte schematische Ansicht des vierten Ausführungsbeispiels.
In the following, several embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to figures. Show it:
Fig. 1
a compressor housing with adjustable guide vanes according to the prior art,
Fig. 2
a compressor housing with a channel for the return of fluid according to the prior art,
Fig. 3
a compressor housing with a housing structuring (recess) according to the prior art,
Fig. 4a
a schematic view of a first embodiment of a channel in a housing according to the invention,
Fig. 4b
a schematic view of a second embodiment of a channel in a housing according to the invention,
Fig. 4c
a schematic view of a third embodiment of a channel in a housing according to the invention,
Fig. 4d
a schematic view of a fourth embodiment of a channel in a housing according to the invention,
Fig. 5
an enlarged schematic view of the third embodiment and
Fig. 6
an enlarged schematic view of the fourth embodiment.

Die Fig. 4a, 4b, 4c und 4d zeigen jeweils einen Teil eines Gehäuses, das als Verdichtergehäuse 2 in einem nicht dargestellten Strahltriebwerk ausgebildet ist, eine Laufschaufel 4 und einen Kanal 20 mit einem Kolben 30.The Fig. 4a, 4b, 4c and 4d each show a part of a housing, which is designed as a compressor housing 2 in a jet engine, not shown, a rotor blade 4 and a channel 20 with a piston 30th

Das Verdichtergehäuse 2 umschließt den im Querschnitt kreisförmigen Verdichterkanal 3. Im Verdichterkanal 3 befinden sich radial auf einer nicht dargestellten Welle oder Rotorscheibe angeordnete Laufschaufeln. In den Fig. 4a-d ist jeweils nur eine Laufschaufel 4 dargestellt. Die Laufschaufel 4 weist eine Blattspitze 40, eine stromauf liegende Vorderkante 41 und eine stromab liegende Hinterkante 42 auf. Zwischen der Blattspitze 40 der Laufschaufel 4 und dem Verdichtergehäuse 2 befindet sich ein Spalt 43 im Verdichterkanal 3.The compressor housing 2 encloses the compressor duct 3, which is circular in cross-section. The compressor duct 3 contains rotor blades arranged radially on a shaft or rotor disk, not shown. In the Fig. 4a-d only one blade 4 is shown in each case. The rotor blade 4 has a blade tip 40, an upstream leading edge 41 and a downstream trailing edge 42. Between the blade tip 40 of the blade 4 and the compressor housing 2, there is a gap 43 in the compressor duct 3.

Im Verdichtergehäuse 2 ist der Kanal 20 im Bereich der Blattspitze 40 der Laufschaufel 4 angeordnet. Der Kanal 20 weist ein erstes Ende 21 und ein zweites Ende 22 auf. Das erste Ende 21 des Kanals 20 mündet im Bereich der Blattspitze 40 der Laufschaufel 4 in den Verdichterkanal 3 bzw. in den Spalt 43. Das zweite Ende 22 des Kanals 20 ist deutlich von dem ersten Ende 21 beabstandet und durch den verstellbaren Kolben 30 verschlossen. Dieser Kanal 20 kann beliebig in seiner Anzahl, Erstreckung und Form in axialer Richtung und in Umfangsrichtung sein. Es können beliebig viele Kanäle 20 der vier Ausführungsarten, die in den Fig. 4a-d dargestellt sind, am Umfang des Verdichtergehäuses 2 angeordnet sein. Es können außerdem weitere Kanäle 20 an den Laufschaufeln weiterer Verdichterstufen angeordnet sein.In the compressor housing 2, the channel 20 is arranged in the region of the blade tip 40 of the blade 4. The channel 20 has a first end 21 and a second end 22. The first end 21 of the channel 20 opens in the region of the blade tip 40 of the blade 4 in the compressor passage 3 and in the gap 43. The second end 22 of the channel 20 is clearly spaced from the first end 21 and closed by the adjustable piston 30. This channel 20 can be arbitrary in number, extent and shape in the axial direction and in the circumferential direction. It can be any number of channels 20 of the four embodiments, which in the Fig. 4a-d shown are arranged on the circumference of the compressor housing 2. In addition, further channels 20 may be arranged on the moving blades of further compressor stages.

In Fig. 4a ist das erste Ausführungsbeispiel des Kanals 20 im Verdichtergehäuse 2 dargestellt. Der Kanal 20 verläuft geradlinig und radial zum inneren Umfang des Verdichtergehäuses 2. Das erste Ende 21 des Kanals 20 mündet im stromab liegenden Bereich der Blattspitze 40 der Laufschaufel 4 in den Spalt 43 zwischen der Blattspitze 40 und dem Verdichtergehäuse 2.In Fig. 4a the first embodiment of the channel 20 is shown in the compressor housing 2. The channel 20 extends in a straight line and radially to the inner periphery of the compressor housing 2. The first end 21 of the channel 20 opens in the downstream region of the blade tip 40 of the blade 4 in the gap 43 between the blade tip 40 and the compressor housing.

In Fig. 4b ist das zweite Ausführungsbeispiel des Kanals 20 im Verdichtergehäuse 2 dargestellt. Der Kanal 20 verläuft geradlinig und ist in einem spitzen Winkel zur nicht dargestellten Längsachse des Verdichtergehäuses 2 geneigt, wobei die Spitze des Winkels in Strömungsrichtung zeigt. Das erste Ende 21 des Kanals 20 mündet im stromauf liegenden Bereich der Blattspitze 40 der Laufschaufel 4 in den Spalt 43 zwischen der Blattspitze 40 und dem Verdichtergehäuse 2.In Fig. 4b the second embodiment of the channel 20 is shown in the compressor housing 2. The channel 20 is rectilinear and is inclined at an acute angle to the non-illustrated longitudinal axis of the compressor housing 2, wherein the apex of the angle points in the flow direction. The first end 21 of the channel 20 opens in the upstream region of the blade tip 40 of the blade 4 in the gap 43 between the blade tip 40 and the compressor housing. 2

In Fig. 4c ist das dritte Ausführungsbeispiel des Kanals 20 im Verdichtergehäuse 2 dargestellt. Der Kanal 20 verläuft nur am zweiten Ende 22 geradlinig und radial zum inneren Umfang des Verdichtergehäuses 2. Das erste Ende 21 des Kanals 20 verläuft bogenförmig, verjüngt sich in Richtung des Verdichterkanals 3 und mündet stromauf der Vorderkante 41 der Laufschaufel 4 kurz vor dem Spalt 43 zwischen der Blattspitze 40 und dem Verdichtergehäuse 2 in den Verdichterkanal 3.In Fig. 4c the third embodiment of the channel 20 is shown in the compressor housing 2. The channel 20 extends straight at the second end 22 and radially to the inner periphery of the compressor housing 2. The first end 21 of the channel 20 extends arcuately, tapers in the direction of the compressor passage 3 and flows upstream of the leading edge 41 of the blade 4 just before the gap 43rd between the blade tip 40 and the compressor housing 2 in the compressor duct 3rd

In Fig. 4d ist das vierte Ausführungsbeispiel des Kanals 20 im Verdichtergehäuse 2 dargestellt. Der Kanal 20 verläuft nur am zweiten Ende 22 geradlinig und parallel zur nicht dargestellten Längsachse des Verdichtergehäuses 2. Das erste Ende 21 des Kanals 20 verläuft bogenförmig, verjüngt sich in Richtung des Verdichterkanals 3 und mündet stromauf der Vorderkante 41 der Laufschaufel 4 kurz vor dem Spalt 43 zwischen der Blattspitze 40 und dem Verdichtergehäuse 2 in den Verdichterkanal 3.In Fig. 4d the fourth embodiment of the channel 20 is shown in the compressor housing 2. The channel 20 extends only at the second end 22 in a straight line and parallel to the longitudinal axis of the compressor housing 2, not shown. The first end 21 of the channel 20 extends arcuately, tapers in the direction of the compressor passage 3 and flows upstream of the leading edge 41 of the blade 4 just before the gap 43 between the blade tip 40 and the compressor housing 2 in the compressor passage 3rd

In Fig. 5 ist das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4c für den Kanal 20 im Verdichtergehäuse 2 vergrößert dargestellt. Zu sehen sind im Wesentlichen wieder das Verdichtergehäuse 2, mit dem Verdichterkanal 3, die Laufschaufel 4, eine Leitschaufel 5 und der Kanal 20 mit dem Kolben 30. Der aus der Laufschaufel 4 und der Leitschaufel 5 gebildeten Verdichterstufe wird ein Luftstrom 7 zugeführt. Der verdichtete Luftstrom 8 tritt aus der Verdichterstufe aus.In Fig. 5 is the third embodiment according to Fig. 4c shown enlarged for the channel 20 in the compressor housing 2. The compressor housing 2, with the compressor channel 3, the rotor blade 4, a guide blade 5 and the channel 20 with the piston 30 can essentially be seen again. The air flow 7 is fed to the compressor stage formed by the rotor blade 4 and the guide blade 5. The compressed air stream 8 exits the compressor stage.

Der Kanal 20 umfasst das erste Ende 21 und das zweite Ende 22, in dem sich der Kolben 30 befindet. Die Laufschaufel 4 umfasst die Blattspitze 40, die Vorderkante 41 und die Hinterkante 42. Zwischen der Blattspitze 40 und dem Verdichtergehäuse 2 befindet sich der Spalt 43. Der axiale Abstand zwischen der Vorderkante 41 und der Hinterkante 42 an der Blattspitze 40 ist die Sehnenlänge lax. Die Position des Kanals 20 kann zwischen der Hinterkante 42 der Laufschaufel 4 und dem 1,3-fachen der axialen Sehnenlänge lax, von der Hinterkante 42 aus gemessen, liegen. Dieser Bereich ist in Fig. 5 durch lpos gekennzeichnet.The channel 20 includes the first end 21 and the second end 22 in which the piston 30 is located. The blade 4 includes the blade tip 40, the leading edge 41 and the trailing edge 42. Between the blade tip 40 and the compressor housing 2 is the gap 43. The axial distance between the leading edge 41 and the trailing edge 42 at the blade tip 40 is the chord length l ax , The position of the channel 20 may be between the trailing edge 42 of the blade 4 and 1.3 times the axial chord length l ax measured from the trailing edge 42. This area is in Fig. 5 characterized by l pos .

In Fig. 6 ist das vierte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4d für den Kanal 20 im Verdichtergehäuse 2 vergrößert dargestellt. Zu sehen sind im Wesentlichen wieder das Verdichtergehäuse 2, mit dem Verdichterkanal 3, die Laufschaufel 4 und der Kanal 20 mit dem Kolben 30. Der Kanal 20 umfasst eine Mittellinie 23, das erste Ende 21 und das zweite Ende 22, in dem sich der Kolben 30 befindet. Die Laufschaufel 4 umfasst die Blattspitze 40, die Vorderkante 41 und die Hinterkante 42. Zwischen der Blattspitze 40 und dem Verdichtergehäuse 2 befindet sich der Spalt 43.In Fig. 6 is the fourth embodiment according to Fig. 4d shown enlarged for the channel 20 in the compressor housing 2. Essentially, the compressor housing 2, with the compressor duct 3, the rotor blade 4 and the duct 20 with the piston 30 are again visible. The duct 20 comprises a center line 23, the first end 21 and the second end 22, in which the piston 30 is located. The blade 4 comprises the blade tip 40, the leading edge 41 and the trailing edge 42. The gap 43 is located between the blade tip 40 and the compressor housing 2.

In radialer Richtung kann die Form des Kanals 20 beliebig sein (vgl. Fig. 4a-d). Die Länge l des Kanals 20 ist dagegen nicht beliebig. Die maximale Länge lmax des Kanals 20 definiert sich aus der minimalen aerodynamischen Drehzahl nmin des Verdichters, bei der der Kanal 20 wirken soll, vgl. Gleichung (1). Die Gleichung (1) ist so gewählt, dass die maximale Länge lmax des Kanals 20 so ausgebildet ist, dass in dem Kanal 20 eine stehende Welle erzeugt wird. Die maximale Länge lmax liegt dabei auf der Mittelinie 23 des Kanals 20. l max = 1 2 k + 1 4 κ R n min z

Figure imgb0004
mit

lmax
maximale Länge des Kanals 20,
k
beliebige natürliche Zahl,
κ
Isentropenexponent,
R
spezifische Gaskonstante,
nmin
minimale aerodynamische Drehzahl,
z
Schaufelzahl des Laufschaufelkranzes.
In the radial direction, the shape of the channel 20 may be arbitrary (see. Fig. 4a-d ). The length l of the channel 20 is against not arbitrary. The maximum length l max of the channel 20 is defined by the minimum aerodynamic speed n min of the compressor at which the channel 20 is to act, cf. Equation (1). Equation (1) is chosen so that the maximum length l max of the channel 20 is formed such that a standing wave is generated in the channel 20. The maximum length l max lies on the center line 23 of the channel 20. l Max = 1 2 k + 1 4 κ R n min z
Figure imgb0004
With
l max
maximum length of the channel 20,
k
any natural number,
κ
isentropic exponent,
R
specific gas constant,
n min
minimum aerodynamic speed,
z
Blade number of the blade rim.

Die aerodynamische Drehzahl n ergibt sich aus der mechanischen Verdichterdrehzahl geteilt durch die Wurzel der Verdichtereintrittstemperatur. Diese aerodynamische Drehzahl n steht dem Triebwerkscomputer zur Verfügung. k ist eine beliebige natürliche Zahl (0, 1, 2, ...), über die die Länge l des Kanals 20 vergrößert werden kann, ohne seine Wirkung negativ zu beeinflussen. κ ist der Isentropenexponent, R die spezifische Gaskonstante und z die Schaufelzahl des Laufschaufelkranzes, an dem der Kanal 20 auf die Strömung wirkt.The aerodynamic speed n results from the mechanical compressor speed divided by the root of the compressor inlet temperature. This aerodynamic speed n is available to the engine computer. k is any natural number (0, 1, 2, ...) over which the length l of the channel 20 can be increased without negatively affecting its effect. κ is the isentropic exponent, R is the specific gas constant, and z is the blade number of the blade ring on which the channel 20 acts on the flow.

Bei Änderung der Verdichterdrehzahl, wird die Länge l des Kanals 20 entsprechend Gleichung (2) in Abhängigkeit von der aerodynamischen Drehzahl n variiert. l n = 1 2 k + 1 4 κ R nz

Figure imgb0005
mit

l
Länge des Kanals 20,
k
beliebige natürliche Zahl,
κ
Isentropenexponent,
R
spezifische Gaskonstante,
n
aerodynamische Drehzahl,
z
Schaufelzahl des Laufschaufelkranzes.
When changing the compressor speed, the length l of the channel 20 is varied according to equation (2) in dependence on the aerodynamic speed n. l n = 1 2 k + 1 4 κ R nz
Figure imgb0005
With
l
Length of the channel 20,
k
any natural number,
κ
isentropic exponent,
R
specific gas constant,
n
aerodynamic speed,
z
Blade number of the blade rim.

Die Mindestlänge lmin des Kanals 20 ist dabei abhängig von der maximalen aerodynamischen Drehzahl nmax, mit der der Verdichter betrieben wird, vgl. Gleichung (3). Dabei ist zu beachten, dass kmin ≤ k. l min = 1 2 k min + 1 4 κ R n max z

Figure imgb0006
mit

lmin
Mindestlänge des Kanals 20,
k
beliebige natürliche Zahl,
κ
Isentropenexponent,
R
spezifische Gaskonstante,
nmax
maximale aerodynamische Drehzahl,
z
Schaufelzahl des Laufschaufelkranzes.
The minimum length l min of the channel 20 is dependent on the maximum aerodynamic speed n max , with which the compressor is operated, see. Equation (3). It should be noted that k min ≤ k. l min = 1 2 k min + 1 4 κ R n Max z
Figure imgb0006
With
l min
Minimum length of the channel 20,
k
any natural number,
κ
isentropic exponent,
R
specific gas constant,
n max
maximum aerodynamic speed,
z
Blade number of the blade rim.

Die Einstellung der Länge l des Kanals 20 wird mit Hilfe des Kolbens 30 realisiert, der in dem Teil des Kanals 20 verfährt, der zwischen der Mindestlänge lmin und der maximalen Länge lmax des Kanals 20 liegt. Der Kolben 30 dient dabei dazu, die Länge l des Kanals 20 so zu verändern, dass gemäss Gleichung (2) die zu der aktuellen aerodynamischen Drehzahl n passende Länge l eingestellt wird. Der Verfahrweg des Kolbens 30 ist s = lmax -lmin. Im Bereich des Verfahrwegs s des Kolbens 30 ist der Kanal 20 so ausgebildet, dass der Kolben 30 passt, d.h. der Kanal 20 ist in diesem Bereich geradlinig und weist einen konstanten Querschnitt auf. Das Verfahren des Kolbens 30 wird über die aerodynamische Drehzahl n des Verdichters gesteuert und mit Hilfe einer geeigneten Mechanik realisiert, z.B. elektrisch (z.B. durch einen Schrittmotor), hydraulisch oder pneumatisch. Im Betrieb muss die Länge l des Kanals 20 so gewählt werden, dass in ihm eine stehende Welle erzeugt wird. Um die Länge l einzustellen, wird der verfahrbare Kolben 30 zwischen der Mindestlänge lmin und der maximalen Länge lmax des Kanals 20 bewegt. Der Verfahrweg s des Kolbens 30 ist, wie oben beschrieben, von der aerodynamischen Drehzahl n abhängig. Damit eine optimale Beeinflussung der Strömung erfolgt, sind zwei Größen aufeinander abzustimmen. Dies sind die Blattfolgefrequenz des zu beeinflussenden Laufschaufelkranzes und das Volumen des Kanals 20. Jede Laufschaufel 4 des Laufschaufelkranzes umgibt ein statisches Druckfeld. Dieses zieht am ersten Ende 21 des Kanals 20 vorbei und regt die Luftsäule in dem Kanal 20 zu Schwingungen an. Der Kolben 30 ermöglicht es, das Volumen des Kanals 20 zu variieren. Somit wird auch die Eigenfrequenz der Luftsäule in dem Kanal 20 verändert.The adjustment of the length l of the channel 20 is realized by means of the piston 30, which moves in the part of the channel 20 which lies between the minimum length l min and the maximum length l max of the channel 20. The piston 30 serves to change the length l of the channel 20 in such a way that, according to equation (2), the length l appropriate to the current aerodynamic rotational speed n is set. The travel of the piston 30 is s = l max -l min . In the region of the travel s of the piston 30, the channel 20 is designed such that the piston 30 fits, ie the channel 20 is rectilinear in this region and has a constant cross section. The method of the piston 30 is controlled by the aerodynamic speed n of the compressor and realized by means of a suitable mechanism, for example electrically (eg by a stepping motor), hydraulically or pneumatically. In operation, the length l of the channel 20 must be selected so that a standing wave is generated in it. In order to set the length l, the movable piston 30 is moved between the minimum length l min and the maximum length l max of the channel 20. The travel s of the piston 30 is, as described above, dependent on the aerodynamic speed n. In order for the flow to be optimally influenced, two quantities must be matched to one another. These are the blade rate of the blade ring to be controlled and the volume of the channel 20. Each blade 4 of the blade ring surrounds a static pressure field. This moves past the first end 21 of the channel 20 and vibrates the air column in the channel 20. The piston 30 makes it possible to vary the volume of the channel 20. Thus, the natural frequency of the air column in the channel 20 is changed.

Stellt man das Volumen nun so auf die Verdichterdrehzahl ein, dass die Blattfolgefrequenz mit einem Vielfachen der Eigenfrequenz der Luftsäule im Kanal 20 zusammenfällt, so bildet sich ein Resonanzfall aus und es entsteht eine stehende Welle mit maximaler Amplitude in dem Kanal 20. Am zweiten Ende 22 des Kanals 20 zeigt die stehende Welle am Kolben 30 einen Knoten, und die Geschwindigkeit ist null. Am ersten Ende 21 des Kanals 20 hat die stehende Welle einen Bauch. Somit schwingt hier die Luftsäule maximal. Es bildet sich am ersten Ende 21 des Kanals 20 ein pulsierender Massenstrom aus, der die Strömung im Bereich der Blattspitzen 40 der Laufschaufeln 4 stabilisiert.If the volume is now adjusted to the compressor speed in such a way that the blade repetition frequency coincides with a multiple of the natural frequency of the air column in the channel 20, a resonance occurs and a standing wave of maximum amplitude is formed in the channel 20. At the second end 22 of the channel 20, the standing wave on the piston 30 shows a node, and the speed is zero. At the first end 21 of the channel 20, the standing wave has a belly. Thus, here the air column oscillates maximally. A pulsating mass flow, which stabilizes the flow in the region of the blade tips 40 of the rotor blades 4, is formed at the first end 21 of the channel 20.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verdichtercompressor
22
Verdichtergehäusecompressor housing
33
Verdichterkanalcompressor duct
44
Laufschaufelblade
55
Leitschaufelvane
66
Verstelleinrichtungadjustment
77
Luftair
88th
Luftair
99
Bypass-InnengehäuseBypass inner housing
1010
Kanalchannel
1111
Zapfstelletap
1212
Einblasestelleinjection point
1313
Vertiefungdeepening
2020
Kanalchannel
2121
erstes Endefirst end
2222
zweites Endesecond end
2323
Mittelliniecenter line
lpos pos
Positionsbereichposition range
3030
Kolbenpiston
lmin l min
Mindestlängeminimum length
lmax l max
maximale Längemaximum length
ss
KolbenverfahrwegPiston adjuster track
4040
Blattspitzeblade tip
4141
Vorderkanteleading edge
4242
Hinterkantetrailing edge
4343
Spaltgap
lax l ax
Sehnenlängechord length

Claims (16)

  1. Casing (2) with at least one casing structuring for stabilizing the flow in the area of the blade tips of the blades (4) in a fluid-flow machine, where the casing structuring is provided at least in one stage on the inner circumference of the casing (2), where the casing structuring is designed as a duct (20), which includes a first end (21) and a second end (22), with the first end (21) issuing into the interior of the casing (2) in the area of the blade tips of a blade ring and with the second end (22) being closed, characterized in that the length l of the duct (20) at the second end (22) is speed-dependably adjustable in a range between a minimum length lmin. and a maximum length lmax.
  2. Casing (2) in accordance with Claim 1, characterized in that the duct (20) is provided with a diminution at the first end (21).
  3. Casing (2) in accordance with Claim 1 or 2, characterized in that the duct (20) is rectilinear at least in the range between lmin. and lmax. and has a constant cross-section in this range, with a piston (30) which is movable in the longitudinal direction of the duct (20) in the range between lmin. and lmax. being provided at the second end (22) of the duct (20).
  4. Casing (2) in accordance with Claim 3, characterized in that the position of the piston (30) is controllable by means of an electric, hydraulic or pneumatic drive.
  5. Casing (2) in accordance with one of the Claims 1 to 4, characterized in that the duct (20) is arranged essentially radially to the inner circumference of the casing (2).
  6. Casing (2) in accordance with one of the Claims 1 to 4, characterized in that the duct (20) is arranged angularly to the longitudinal axis of the casing (2).
  7. Casing (2) in accordance with one of the Claims 1 to 4, characterized in that the duct (20) is arcuately curved outside of the range between lmin. and lmax.
  8. Casing (2) in accordance with one of the Claims 1 to 4, characterized in that the duct (20) is arcuately curved in the area of the first end (21) and parallel to the longitudinal axis of the casing (2) in the range between lmin. and lmax.
  9. Casing (2) in accordance with one of the Claims 1 to 8, characterized in that the position of an intersection point of a duct axis of the duct (20) and the inner circumference of the casing (2) is between the trailing edge (42) of the blade (4) and a distance measured from the trailing edge (42) of the blade (4) which is 1.3-times the axial chord length lax of the blade (4) at the blade tip (40).
  10. Use of the casing (2) in accordance with one of the Claims 1 to 9 in a compressor (1) of a gas turbine.
  11. Method for stabilizing the flow in the area of the blade tips (40) of the rotor blades (4) in a fluid-flow machine by means of the casing (2) in accordance with one of the Claims 1 to 10, where a static pressure field forms on each blade (4), and where the static pressure field moves past the first end of the duct (20) during rotation of the blade (4) and excites vibrations of the fluid column in the duct (20), with a standing wave being produced in the duct (20) by which a pulsating mass flow is created at the first end (21) of the duct (20).
  12. Method in accordance with Claim 11, characterized in that the standing wave is produced in that the natural frequency of the fluid column is matched such to the blade passing frequency that the natural frequency of the fluid column concurs with a multiple of the blade passing frequency of the blades (4).
  13. Method in accordance with Claim 12, characterized in that the natural frequency of the fluid column is speed-dependently set by adjusting the length l of the duct (20).
  14. Method in accordance with Claim 13, characterized in that the length l of the duct (20) is calculated using the formula l n = 1 2 k + 1 4 κ R nz ,
    Figure imgb0010
    with
    l being the length of the duct,
    k any natural number,
    κ the isentropic exponent,
    R the specific gas constant,
    n the aerodynamic speed of the compressor rotor, and
    z the number of blades of the blade ring.
  15. Method in accordance with Claim 14, characterized in that the minimum length lmin. of the duct (20) is calculated using the formula l min . = 1 2 k min . + 1 4 κ R n max . z , with k min . k ,
    Figure imgb0011
    and with
    lmin. being the minimum length of the duct,
    kmin. any natural number,
    κ the isentropic exponent,
    R the specific gas constant,
    nmax. the maximum aerodynamic speed of the compressor rotor, and
    z the number of blades of the blade ring.
  16. Method in accordance with Claim 14, characterized in that the maximum length lmax. of the duct (20) is calculated using the formula l max . = 1 2 k + 1 4 κ R n min . z ,
    Figure imgb0012
    with
    lmax. being the maximum length of the duct,
    k any natural number,
    κ the isentropic exponent,
    R the specific gas constant,
    nmin. the minimum aerodynamic speed of the compressor rotor, and
    z the number of blades of the blade ring.
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