EP2696042A1

EP2696042A1 - Strömungsmaschine mit mindestens einem Leitschaufelkranz

Info

Publication number: EP2696042A1
Application number: EP12179779.9A
Authority: EP
Inventors: Roland Dr. Wunderer
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2032-08-09
Also published as: EP2696042B1; US20140044518A1; US9506360B2

Abstract

Strömungsmaschine, insbesondere Axialverdichter, mit mindestens einem Leitschaufelkranz, der mindestens eine Reihe von verstellbaren Leitschaufeln umfasst, wobei jede Leitschaufel in einer Seitenansicht der Leitschaufel in Bezug auf ihr Schaufelblatt in Richtung ihrer Längsachse eine Verjüngung aufweist. Um die Stabilität der Strömung in der Strömungsmaschine zu erhöhen, umfasst jede Reihe von Leitschaufeln erste Leitschaufeln und zweite Leitschaufeln, wobei in einer gemeinsamen Seitenansicht einer ersten Leitschaufel und einer zweiten Leitschaufel jede erste Leitschaufel in einer Längsrichtung entlang ihres Schaufelblattes eine Verjüngung aufweist und jede zweite Leitschaufel in einer entgegengesetzten Richtung eine Verjüngung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere einen Axialverdichter, mit mindestens einem Leitschaufelkranz und ein Verfahren zum Erhöhen der Stabilität der Strömung in einer Strömungsmaschine.
In Strömungsmaschinen sind oft verstellbare Leitschaufeln vorhanden, insbesondere an den vorderen Stufen von Verdichtern. Abhängig vom Betriebszustand der Strömungsmaschine werden damit die Zuströmwinkel zu den nachfolgenden Laufschaufeln eingestellt und die Energieumsetzung der aus den Leitschaufeln und den Laufsschaufeln gebildeten Stufe gesteuert. Wenn die Leitschaufeln verstellt werden, ändert sich der Strömungswinkel über die gesamte Kanalhöhe. Bei einer Änderung des Betriebszustands ändert sich jedoch die Verteilung des lokalen Massenstroms entlang der Kanalhöhe. Dadurch kann die Stabilität der Strömung in der Strömungsmaschine verringert werden und der Wirkungsgrad abnehmen.
Zur Erhöhung der Stabilität der Strömung in einer Strömungsmaschine sind verschiedene Maßnahmen bekannt. Zum Beispiel offenbart die EP 0 745 755 A1 eine speziell geformte Leitschaufel für einen Verdichter einer Gasturbine. Die Leitschaufel weist eine zum Schaufelfuß hin abgewinkelte Hinterkante auf. Durch die Verwendung derartiger Leitschaufeln wird die Stabilität der Strömung verbessert und damit die Verdichterpumpgrenze erhöht. Nachteilig ist hierbei, dass die Geometrie der Leitschaufeln an einen bestimmten Betriebszustand angepasst ist bei einer Abweichung vom Betriebszustand keine verbesserte Strömung mehr gewährleistet ist.
Die DE 10 2009 023 100 A1 beschreibt eine Schaufeleinrichtung mit in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Schaufeln, wobei die Hinterkanten der stromauf liegenden Schaufeln anders geformt sind als die Vorderkanten der stromab liegenden Schaufel, so dass sich ein ungleichmäßiger Abstand entlang den Schaufelkanten ergibt. Auch durch diese Anordnung soll die Strömung in der Strömungsmaschine stabilisiert werden. Die Anordnung weist ebenfalls den Nachteil auf, dass die Geometrie der Schaufeln an einen bestimmten Betriebszustand angepasst ist.
Die WO 2007/042522 A1 beschreibt eine Schaufel für eine Turbomaschine, bei der die Sehnenlänge entlang der Schaufellänge ungleichmäßig ist. Diese Schaufel minimiert Verluste eines Schaufelgitters und ist ebenfalls für einen bestimmten Betriebsbereich konstruiert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Strömungsmaschine zu schaffen, bei der die Stabilität der Strömung verbessert und der Betriebsbereich erweitert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Strömungsmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe mit einem Verfahren zum Erhöhen der Stabilität der Strömung in einer Strömungsmaschine nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe in einer Strömungsmaschine, insbesondere einem Axialverdichter, mit mindestens einem Leitschaufelkranz, der mindestens eine Reihe von verstellbaren Leitschaufeln umfasst, wobei jede Leitschaufel in einer Seitenansicht der Leitschaufel in Bezug auf ihr Schaufelblatt in Richtung ihrer Längsachse eine Verjüngung aufweist. Jede Reihe von Leitschaufeln umfasst erste Leitschaufeln und zweite Leitschaufeln, wobei in einer gemeinsamen Seitenansicht einer ersten Leitschaufel und einer zweiten Leitschaufel jede erste Leitschaufel in einer Längsrichtung entlang ihres Schaufelblattes eine Verjüngung aufweist und jede zweite Leitschaufel in einer entgegengesetzten Richtung eine Verjüngung aufweist.
Die gemeinsame Seitenansicht entsteht durch eine Aneinanderreihung einer losen ersten Leitschaufel und einer losen zweiten Leitschaufel. Die gemeinsame Seitenansicht ist nicht die Ansicht einer ersten Leitschaufel und einer zweiten Leitschaufel in ihrer Einbauposition.
Die Verjüngung jeder Leitschaufel betrifft jeweils das zugehörige Schaufelblatt. Die gegenläufige Verjüngung der Leitschaufeln bewirkt, dass die Strömung in den unverjüngten Bereichen stärker abgelenkt wird als in den verjüngten Bereichen. Dadurch wird die Strömung stabilisiert. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Axialverdichter.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung bilden mindestens eine erste Leitschaufel und mindestens eine zweite Leitschaufel, vorzugsweise insgesamt zwei oder drei Leitschaufeln, eine Einheit, und es ist eine Vielzahl dieser Einheiten in Umfangsrichtung des Leitschaufelkranzes gleichmäßig verteilt, wobei die Abstände zwischen benachbarten Leitschaufeln unterschiedlich oder gleich groß sind.
Durch verschiedene Arten von Gruppierungen der ersten und zweiten Leitschaufeln können verschiedene, gleichmäßig verteilte oder regelmäßig gebündelte Strömungsführungen erzielt werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung sind die zweiten Leitschaufeln gegenüber den ersten Leitschaufeln derselben Reihe in axialer Richtung der Strömungsmaschine in der gleichen Position oder versetzt zu einander angeordnet. Bei gleicher Position ergibt sich eine kompakte Bauweise. Durch eine versetzte Anordnung kann die Strömungsführung in axialer Richtung der Strömungsmaschine verlängert werden.
Außerdem können die ersten Leitschaufeln und die zwei Leitschaufeln in der gemeinsamen Seitenansicht einen Überdeckungsbereich aufweisen, wobei der Überdeckungsbereich in axialer Richtung der Strömungsmaschine einen geraden, schrägen oder gekrümmten Verlauf aufweist. Der Überdeckungsbereich ermöglicht in radialer Richtung der Strömungsmaschine einen fließenden Übergang zwischen der inneren und äußeren Strömungsführung in den Kanälen zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln.
Zusätzlich kann der Überdeckungsbereich in einem Bereich von 30% bis 70% einer durch eine Länge des Schaufelblatts jeder ersten Leitschaufel und jeder zweiten Leitschaufel definierten Kanalhöhe liegen. Mit diesem Bereich werden die besten Ergebnisse erzielt.
In einer ersten Ausführungsform sind die Verjüngung jeder ersten Leitschaufel an der Hinterkante der jeweiligen ersten Leitschaufel und die Verjüngung jeder zweiten Leitschaufel an der Hinterkante der jeweiligen zweiten Leitschaufel ausgebildet.
In einer zweiten Ausführungsform sind die Verjüngung jeder ersten Leitschaufel an der Vorderkante der jeweiligen ersten Leitschaufel und die Verjüngung jeder zweiten Leitschaufel an der Vorderkante der jeweiligen zweiten Leitschaufel ausgebildet.
In einer dritten Ausführungsform sind die Verjüngung jeder ersten Leitschaufel an der Hinterkante der jeweiligen ersten Leitschaufel und die Verjüngung jeder zweiten Leitschaufel an der Vorderkante der jeweiligen zweiten Leitschaufel ausgebildet.
In einer vierten Ausführungsform sind die Verjüngung jeder ersten Leitschaufel an der Hinterkante und an der Vorderkante der jeweiligen ersten Leitschaufel und die Verjüngung jeder zweiten Leitschaufel ebenfalls an der Hinterkante und an der Vorderkante der jeweiligen zweiten Leitschaufel ausgebildet.
Durch die vier verschiedenen Ausführungsformen können jeweils unterschiedliche Kanallängen und Kanalverläufe zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln erzielt werden.
Insbesondere kann die Verjüngung jeweils durch eine einfache oder doppelte Krümmung ausgebildet sein oder die Verjüngung kann jeweils durch eine Abstufung mit mindestens zwei Stufenübergängen ausgebildet sein, wobei jeder Stufenübergang kantig oder abgerundet ist. Eine Krümmung ermöglicht eine fließende Umlenkung der Strömung, während eine Abstufung einfacher herstellbar ist.
Speziell kann die Verjüngung jeder ersten Leitschaufel 30% bis 70% der maximalen Breite jeder zweiten Leitschaufel betragen oder die Verjüngung jeder zweiten Leitschaufel kann 30% bis 70% der maximalen Breite jeder ersten Leitschaufel betragen. Mit diesem Bereich werden die besten Ergebnisse erzielt.
Außerdem können die ersten Leitschaufeln und die zweiten Leitschaufeln jeweils in der gleichen Position entlang der Längsachse unterschiedliche Krümmungen der Schaufelskelettlinien und/oder der unterschiedliche Profilgebungen aufweisen. Dies ermöglicht eine weitere, detailliertere Anpassung der Kanäle an die lokale Strömung.
Insbesondere können die ersten Leitschaufeln und die zweiten Leitschaufeln in radialer Richtung der Strömungsmaschine in einem äußeren Bereich und einem inneren Bereich jeweils unterschiedliche Krümmungen der Skelettlinien und/oder unterschiedliche Profilgebungen aufweisen.
Dadurch ist eine noch speziellere Anpassung an die lokale Strömung in den Kanälen möglich. Der Überdeckungsbereich gewährleistet einen fließenden Übergang zwischen den in radialer Richtung der Strömungsmaschine außen und innen liegenden Bereichen.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die ersten Leitschaufeln und die zweiten Leitschaufeln jeweils um ihre Längsachse drehbar, wobei die ersten Leitschaufeln und die zweiten Leitschaufeln gekoppelt oder unabhängig von einander drehbar sind. Hierdurch kann das Leitschaufelgitter an den Betriebszustand angepasst werden. Die getrennte Verstellung der ersten und zweiten Leitschaufeln ermöglicht eine noch speziellere Anpassung der Kanäle.
Weiterhin besteht die Lösung der Aufgabe in einem Verfahren zum Erhöhen der Stabilität der Strömung in einer Strömungsmaschine. In radialer Richtung der Strömungsmaschine lenkt jede Leitschaufel mit innen liegender Verjüngung die Strömung außen um, und jede Leitschaufel mit außen liegender Verjüngung lenkt die Strömung innen um. Die erhöhte Stabilität der Strömung verhindert ein Verdichterpumpen und ermöglicht einen größeren Betriebsbereich der Strömungsmaschine.
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von 12 Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine gemeinsame Seitenansicht einer ersten Leitschaufel und einer zweiten Leitschaufel einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2: eine gemeinsame Seitenansicht einer ersten Leitschaufel und einer zweiten Leitschaufel einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3: eine gemeinsame Seitenansicht einer ersten Leitschaufel und einer zweiten Leitschaufel einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4: eine gemeinsame Seitenansicht einer ersten Leitschaufel und einer zweiten Leitschaufel einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine gemäß einer Variante zum dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5: eine gemeinsame Seitenansicht einer ersten Leitschaufel und einer zweiten Leitschaufel einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6: a bis c drei schematisch dargestellte Varianten einer Vorderkante oder einer Hinterkante einer Leitschaufel einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine,
Fig. 7: eine Einheit aus ersten und zweiten Leitschaufeln einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine in einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 8: eine Einheit aus ersten und zweiten Leitschaufeln einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 9: eine Einheit aus ersten und zweiten Leitschaufeln einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine in einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 10: eine Einheit aus ersten und zweiten Leitschaufeln einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine in einem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 11: eine Einheit aus ersten und zweiten Leitschaufeln einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine in einem fünften Ausführungsbeispiel,
Fig. 12: erste und zweite Leitschaufeln gemäß den Fig. 1, 6c und 7 in einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine,
Fig. 13: erste und zweite Leitschaufeln gemäß den Fig. 4, 6c und 7 in einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine und
Fig. 14: erste und zweite Leitschaufeln gemäß den Fig. 4, 6c und 8 in einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen jeweils eine schematische gemeinsame Seitenansicht einer ersten Leitschaufel 1 und einer zweiten Leitschaufel 2 eines nicht dargestellten Leitschaufelkranzes einer ebenfalls nicht dargestellten Strömungsmaschine. In den Fig. 1 bis 5 sind die Schaufelfüße und die Schaufelköpfe der ersten Leitschaufeln 1 und der zweiten Leitschaufeln 2 nicht dargestellt, so dass sich die Darstellung auf die Schaufelblätter bezieht.
Die erste Leitschaufel 1 ist jeweils mit einer durchgezogenen Linie dargestellt. Jede erste Leitschaufel 1 weist eine Vorderkante 1a, eine Hinterkante 1b und eine Verjüngung 1c auf.
Die zweite Leitschaufel 2 ist jeweils mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Jede zweite Leitschaufel 2 weist eine Vorderkante 2a, eine Hinterkante 2b und eine Verjüngung 2c auf.
In den gemeinsamen Seitenansichten weisen die ersten Leitschaufeln 1 und die zweiten Leitschaufeln 2 eine gemeinsame Längsachse 3 auf, die gleichzeitig eine Drehachse ist. Die Längsachsen bzw. Drehachsen der ersten Leitschaufeln 1 und der zweiten Leitschaufeln 2 können auch an in axialer Richtung der Strömungsmaschine unterschiedlichen Positionen liegen.
Die in Bezug auf die Schaufelblätter dargestellten ersten Leitschaufeln 1 und zweiten Leitschaufeln 2 definieren eine Kanalhöhe 4 mit einem inneren Bereich 4a und einem äußeren Bereich 4b in radialer Richtung der nicht dargestellten Strömungsmaschine. Zwischen dem inneren Bereich 4a und dem äußeren Beriech 4b befindet sich ein Überdeckungsbereich 4c.
In Fig. 1 befindet sich die Verjüngung 1c der ersten Leitschaufel 1 an der Hinterkante 1b im äußeren Bereich 4b. Die Verjüngung 2c der zweiten Leitschaufel 2 befindet sich an der Hinterkante 2b im inneren Bereich 4a. Der Überdeckungsbereich 4c weist einen geraden Verlauf auf.
In Fig. 2 befindet sich die Verjüngung 1c der ersten Leitschaufel 1 an der Vorderkante 1a im inneren Bereich 4a. Die Verjüngung 2c der zweiten Leitschaufel 2 befindet sich an der Vorderkante 2a im äußeren Bereich 4b. Der Überdeckungsbereich 4c weist einen geraden Verlauf auf.
In Fig. 3 befindet sich die Verjüngung 1c der ersten Leitschaufel 1 an der Hinterkante 1b im inneren Bereich 4a. Die Verjüngung 2c der zweiten Leitschaufel 2 befindet sich an der Vorderkante 2a im äußeren Bereich 4b. Der Überdeckungsbereich 4c weist einen geraden Verlauf auf.
In Fig. 4 befindet sich die Verjüngung 1c der ersten Leitschaufel 1 an der Hinterkante 1b im äußeren Bereich 4b. Die Verjüngung 2c der zweiten Leitschaufel 2 befindet sich an der Vorderkante 2a im inneren Bereich 4a. Der Überdeckungsbereich 4c weist einen geraden Verlauf auf.
In Fig. 5 befindet sich die Verjüngung 1c der ersten Leitschaufel 1 an der Vorderkante 1a und an der Hinterkante 1 b im inneren Bereich 4a. Die Verjüngung 2c der zweiten Leitschaufel 2 befindet sich an der Vorderkante 2a und an der Hinterkante 2b im äußeren Bereich 4b. Der Überdeckungsbereich 4c weist einen gekrümmten Verlauf auf.
Wenn sich die Verjüngung 1c jeder ersten Leitschaufel 1 also im inneren Bereich 4a befindet, befindet sich die Verjüngung 2c jeder zweiten Leitschaufel 2 immer im äußeren Bereich 4b und umgekehrt.
Im Betrieb wird die Strömung an der Verjüngung 1c jeder ersten Leitschaufel 1 und an der Verjüngung 2c jeder zweiten Leitschaufel 2 lokal weniger stark umgelenkt als dort, wo sich an jeder ersten Leitschaufel 1 keine Verjüngung 1c und an jeder zweiten Leitschaufel 2 keine Verjüngung 2c befinden.
In den Fig. 6a bis c sind drei verschiedene Beispiele einer Vorderkante 1a, 2a oder einer Hinterkante 1b, 2b einer ersten Leitschaufel 1 bzw. einer zweiten Leitschaufel 2 im Überdeckungsbereich 4c dargestellt.
In Fig. 6a weist die Vorderkante 1a, 2a bzw. die Hinterkante 1b, 2b zwei Stufenübergänge 5 auf. Die Stufenübergänge 5 sind rechtwinklig ausgebildet.
In Fig. 6b weist die Vorderkante 1a, 2a bzw. die Hinterkante 1b, 2b zwei Stufenübergänge 5 auf. Zwischen den Stufenübergängen 5 befindet sich eine Schräge 6.
In Fig. 6c weist die Vorderkante 1a, 2a bzw. die Hinterkante 1b, 2b eine doppelte Krümmung 7 auf.
In den Fig. 7 bis 9 sind drei verschiedene schematische Anordnungen aus ersten Leitschaufeln 1 und zweiten Leitschaufeln 2 in einer Reihe eines hier nicht dargestellten Leitschaufelkranzes dargestellt. Die Anordnung ist jeweils aus Einheiten 8 gebildet, in denen eine bestimmte Kombination von ersten Leitschaufeln 1 und zweiten Leitschaufeln 2 festgelegt ist. Die Einheiten 8 sind entlang des gesamten inneren Umfangs der nicht dargestellten Strömungsmaschine gleichmäßig angeordnet.
In Fig. 7 umfasst die Einheit 8 abwechselnd angeordnete erste Leitschaufeln 1 und zweite Leitschaufeln 2, die in axialer Richtung der nicht dargestellten Strömungsmaschine die gleiche Position einnehmen.
In Fig. 8 umfasst die Einheit 8 abwechselnd angeordnete erste Leitschaufeln 1 und zweite Leitschaufeln 2, die in axialer Richtung der nicht dargestellten Strömungsmaschine versetzt angeordnet sind.
In Fig. 9 umfasst die Einheit 8 zwei benachbarte Leitschaufeln 1 und eine zweite Leitschaufel 2, die in axialer Richtung der nicht dargestellten Strömungsmaschine versetzt angeordnet sind. Ebenso sind weitere Kombination von ersten Leitschaufeln 1 mit zweiten Leitschaufeln 2 im Verhältnis von beispielsweise 3:1 oder 1:1 möglich. Ein Verhältnis von 2:1 wird jedoch bevorzugt.
Wie in Fig. 10 skizziert, sind ist auch eine Einheit 8 mit einer "gespiegelten" Kombination möglich. So ist zum Beispiel in Figur 10 eine Kombination einer ersten Leitschaufel 1 mit zwei zweiten Leitschaufeln 2 gezeigt. Ebenso sind Kombination von ersten Leitschaufeln 1 mit zweiten Leitschaufeln 2 im Verhältnis von beispielsweise 1:3 möglich.
In Figur 11 ist eine weitere Einheit 8 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht keine axiale Überdeckung zwischen den ersten Laufschaufeln 1 und den zweiten Laufschaufeln 2.
Die Fig. 12 bis 14 ist jeweils eine perspektivische Ansicht eines nach außen offenen Leitschaufelkranzes 9 der nicht dargestellten Strömungsmaschine mit ersten Leitschaufeln 1 und zweiten Leitschaufeln 2 dargestellt.
In Fig. 12entsprechen die ersten Leitschaufeln 1 und die zweiten Leitschaufeln 2 den Fig. 1, 6c und 7.
In Fig. 13 entsprechen die ersten Leitschaufeln 1 und die zweiten Leitschaufeln 2 den Fig. 4, 6c und 7.
In Fig. 14 entsprechen die ersten Leitschaufeln 1 und die zweiten Leitschaufeln 2 den Fig. 4, 6c und 8.
Strömungsmaschine, insbesondere Axialverdichter, mit mindestens einem Leitschaufelkranz, der mindestens eine Reihe von verstellbaren Leitschaufeln umfasst, wobei jede Leitschaufel in einer Seitenansicht der Leitschaufel in Bezug auf ihr Schaufelblatt in Richtung ihrer Längsachse eine Verjüngung aufweist. Um die Stabilität der Strömung in der Strömungsmaschine zu erhöhen, umfasst jede Reihe von Leitschaufeln erste Leitschaufeln und zweite Leitschaufeln, wobei in einer gemeinsamen Seitenansicht einer ersten Leitschaufel und einer zweiten Leitschaufel jede erste Leitschaufel in einer Längsrichtung entlang ihres Schaufelblattes eine Verjüngung aufweist und jede zweite Leitschaufel in einer entgegengesetzten Richtung eine Verjüngung aufweist.

Bezugszeichenliste

1: Erste Leitschaufel
1a: Vorderkante (erste LS)
1b: Hinterkante (erste LS)
1c: Verjüngung (erste LS)
2: Zweite Leitschaufel
2a: Vorderkante (zweite LS)
2b: Hinterkante (zweite LS)
2c: Verjüngung (zweite LS)
3: Längsachse
4: Kanalhöhe
4a: Innerer Bereich
4b: Äußerer Bereich
4c: Überdeckungsbereich
5: Stufenübergang
6: Schräge
7: Krümmung
8: Einheit
9: Leitschaufelkranz

Claims

Strömungsmaschine, insbesondere Axialverdichter, mit mindestens einem Leitschaufelkranz (9), der mindestens eine Reihe von verstellbaren Leitschaufeln (1, 2) umfasst, wobei jede Leitschaufel (1, 2) in einer Seitenansicht der Leitschaufel (1, 2) in Bezug auf ihr Schaufelblatt in Richtung ihrer Längsachse (3) eine Verjüngung (1c, 2c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Reihe von Leitschaufeln erste Leitschaufeln (1) und zweite Leitschaufeln (2) umfasst, wobei in einer gemeinsamen Seitenansicht einer ersten Leitschaufel (1) und einer zweiten Leitschaufel (2) jede erste Leitschaufel (1) in einer Längsrichtung entlang ihres Schaufelblattes eine Verjüngung (1c) aufweist und jede zweite Leitschaufel (2) in einer entgegengesetzten Richtung eine Verjüngung (2c) aufweist.
Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Leitschaufel (1) und mindestens eine zweite Leitschaufel (2), vorzugsweise insgesamt zwei oder drei Leitschaufeln (1,2), eine Einheit (8) bilden und eine Vielzahl dieser Einheiten (8) in Umfangsrichtung des Leitschaufelkranzes gleichmäßig verteilt ist, wobei die Abstände zwischen benachbarten Leitschaufeln (1,2) unterschiedlich oder gleich groß sind.
Strömungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Leitschaufeln (2) gegenüber den ersten Leitschaufeln (1) derselben Reihe in axialer Richtung der Strömungsmaschine in der gleichen Position oder versetzt zu einander angeordnet sind.
Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leitschaufeln (1) und die zweiten Leitschaufeln (2) in der gemeinsamen Seitenansicht einen Überdeckungsbereich (4c) aufweisen, wobei der Überdeckungsbereich (4c) in axialer Richtung der Strömungsmaschine einen geraden, schrägen oder gekrümmten Verlauf aufweist.
Strömungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdeckungsbereich (4c) in einem Bereich von 30% bis70% einer durch eine Länge des Schaufelblatts jeder ersten Leitschaufel (1) und jeder zweiten Leitschaufel (2) definierten Kanalhöhe (4) liegt.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung (1c) jeder ersten Leitschaufel (1) an der Hinterkante (1b) der jeweiligen ersten Leitschaufel (1) und die Verjüngung (2c) jeder zweiten Leitschaufel (2) an der Hinterkante (2b) der jeweiligen zweiten Leitschaufel (2) ausgebildet sind.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung (1c) jeder ersten Leitschaufel (1) an der Vorderkante (1a) der jeweiligen ersten Leitschaufel (1) und die Verjüngung (2c) jeder zweiten Leitschaufel (2) an der Vorderkante (2a) der jeweiligen zweiten Leitschaufel (2) ausgebildet sind.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung (1c) jeder ersten Leitschaufel (1) an der Hinterkante (1b) der jeweiligen ersten Leitschaufel (1) und die Verjüngung (2c) jeder zweiten Leitschaufel (2) an der Vorderkante (2a) der jeweiligen zweiten Leitschaufel (2) ausgebildet sind.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung (1c) jeder ersten Leitschaufel (1) an der Hinterkante (1b) und an der Vorderkante (1a) der jeweiligen ersten Leitschaufel (1) und die Verjüngung (2c) jeder zweiten Leitschaufel (2) ebenfalls an der Hinterkante (2b) und an der Vorderkante (2a) der jeweiligen zweiten Leitschaufel (2) ausgebildet sind.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung (1c, 2c) jeweils durch eine einfache oder doppelte Krümmung (7) ausgebildet ist, oder dass die Verjüngung (1c, 2c) jeweils durch eine Abstufung mit mindestens zwei Stufenübergängen (5) ausgebildet ist, wobei jeder Stufenübergang (5) kantig oder abgerundet ist.
Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung (1c, 2c) jeder ersten Leitschaufel (1) 30% bis 70% der maximalen Breite jeder zweiten Leitschaufel (2) beträgt, oder dass die Verjüngung jeder zweiten Leitschaufel (2) 30% bis 70% der maximalen Breite jeder ersten Leitschaufel (1) beträgt.
Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leitschaufeln (1) und die zweiten Leitschaufeln (2) jeweils in der gleichen Position entlang der Längsachse (3) unterschiedliche Krümmungen der Schaufelskelettlinien und/oder der unterschiedliche Profilgebungen aufweisen.
Strömungsmaschine nach Anspruch 12, dass die ersten Leitschaufeln (1) und die zweiten Leitschaufeln (2) in radialer Richtung der Strömungsmaschine in einem äußeren Bereich (4b) und einem inneren Bereich (4a) jeweils unterschiedliche Krümmungen der Skelettlinien und/oder unterschiedlichen Profilgebungen aufweisen.
Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leitschaufeln (1) und die zweiten Leitschaufeln (2) jeweils um ihre Längsachse (3) drehbar sind, wobei die ersten Leitschaufeln (1) und die zweiten Leitschaufeln (2) gekoppelt oder unabhängig von einander drehbar sind.
Verfahren zum Erhöhen der Stabilität der Strömung in einer Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung der Strömungsmaschine jede Leitschaufel (1,2) mit innen liegender Verjüngung (1c, 2c) die Strömung außen umlenkt und jede Leitschaufel (1,2) mit außen liegender Verjüngung (1c, 2c) die Strömung innen umlenkt.