EP2871368A1 - Gasturbinenverdichter - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasturbinenverdichter mit einem Leitgitter (1), einem, insbesondere stromabwärtigen, Laufgitter (2) und einem Abblaskanal (3), der eine in einen Ringraum (5) übergehende, stromaufwärtige Kanalwand (3.1), eine axial gegenüberliegende stromabwärtige Kanalwand (3.2) mit einer, insbesondere abgerundeten, Eintrittskante (3.3) und einen Abblaskanalaustritt aufweist, wobei die stromabwärtige Kanalwand mit einer Rotationsachse des Verdichters einen in Durchströmungsrichtung (x) zunehmenden ersten Winkel (±) einschließt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasturbinenverdichter mit einem Abblaskanal sowie eine Gasturbine, insbesondere Flugtriebwerk-Gasturbine mit einem solchen Gasturbinenverdichter.
• Beispielsweise aus der DE 40 38 353 A1 , DE 199 40 020 C2 und US 2004/0033133 A1 sind Abblaskanäle mit geraden, gegen die Rotationsachse des Verdichters konstant geneigten stromabwärtigen Kanalwänden bekannt.
• Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Gasturbinenverdichter zur Verfügung zu stellen.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 9 stellt eine Gasturbine, insbesondere eine Flugtriebwerk-Gasturbine, mit einem entsprechenden Gasturbinenverdichter unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Gasturbinenverdichter, insbesondere einer Flugtriebwerk-Gasturbine, ein Leitgitter mit einer Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilter Leitschaufeln und ein Laufgitter mit einer Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilter Laufschaufeln auf.
• Das Leitgitter ist in einer Ausführung stromaufwärts vor wenigstens einem weiteren, insbesondere in Durchströmungsrichtung letzten, Austrittsleitgitter bzw. vor einem stromabwärtigen Laufgitter angeordnet. Zwischen dem Leitgitter und dem Austrittsleitgitter können in einer Ausführung ein oder mehrere weitere Lauf- und Leitgitter angeordnet sein.
• Leit- und Laufgitter sind in einem Ringraum angeordnet, der dazu vorgesehen ist, im Betrieb von einem Arbeitsgas, insbesondere Luft, durchströmt zu werden. Ein Querschnitt des Ringraums kann, wenigstens abschnittsweise, konvergieren oder, wenigstens im Wesentlichen, konstant sein.
• Eine radial äußere Wand des Ringraums geht in eine stromaufwärtige Kanalwand eines Abblaskanals über. In einer Ausführung geht die stromaufwärtige Kanalwand stetig in die radial äußere Wand über. Axial gegenüberliegend weist der Abblaskanal eine stromabwärtige Kanalwand mit einer radial inneren Eintrittskante auf. In einer Ausführung ist die radial innere Eintrittskante gegenüber dem Übergang der stromaufwärtigen Kanalwand in die radial äußere Wand radial nach innen versetzt. An einem ringraumabgewandten Ende weist der Abblaskanal einen Abblaskanalaustritt auf.
• Die Bezeichnungen stromauf- und -abwärtig bzw. stromauf- und -abwärts beziehen sich auf die normale Durchströmungsrichtung im Betrieb des Verdichters, insbesondere auf eine Axialrichtung vom Leitgitter zum Laufgitter bzw. von einem Verdichtereintritt zu einem Verdichteraustritt.
• Der Abblaskanal kann in einer Ausführung ein Ringkanal sein, dessen Eintrittskante sich in Umfangsrichtung um 360° erstreckt. In einer Ausführung ist die Eintrittskante abgerundet bzw. weist einen, insbesondere konstanten, Radius auf. In einer anderen Ausführung weist der Abblaskanal mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Kamine bzw. voneinander getrennte Passagen auf.
• Der Abblaskanal kann an seinem Abblaskanalaustritt mit einem, insbesondere ringförmigen, Plenum kommunizieren, insbesondere, um im Betrieb aus dem Verdichter abgezapftes Gas weiterzuführen, beispielsweise zur Bauteilkühlung oder dergleichen. In einer Ausführung kommuniziert der Abblaskanal mit einem Zuströmkanal, der seinerseits mit dem Plenum kommunizieren kann.
• Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt die stromabwärtige Kanalwand mit einer Rotationsachse des Verdichters einen in Durchströmungsrichtung, insbesondere kontinuierlich bzw. stetig, zunehmenden Winkel ein, der nachfolgend als erster Winkel bezeichnet wird. Hierdurch kann die abgezapfte Strömung in einer Ausführung verlustärmer geführt werden. Zusätzlich oder alternativ können hierdurch auch Verluste der Hauptströmung im Ringraum stromabwärts nach der Eintrittskante reduziert werden.
• In einer Ausführung nimmt der erste Winkel ab der Eintrittskante, insbesondere nach einem Radius einer abgerundeten Eintrittskante, in Durchströmungsrichtung zu. Hierdurch kann in einer Ausführung das Abzapfen der Strömung am Abblaskanaleintritt verbessert werden.
• Zusätzlich oder alternativ nimmt der erste Winkel in einer Ausführung in Durchströmungsrichtung monoton, insbesondere streng monoton, zu. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass der erste Winkel an jeder beliebigen axialen Position wenigstens so groß ist wie an jeder axialen Position, die stromaufwärts hiervon liegt (monoton), bzw. dass der erste Winkel an jeder beliebigen axialen Position größer ist als an jeder axialen Position, die stromaufwärts hiervon liegt (streng monoton). Mit anderen Worten ist in einer Ausführung die stromabwärtige Kanalwand abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge gekrümmt. Die stromabwärtige Kanalwand kann in einer Ausführung abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge einen, wenigstens im Wesentlichen, konstanten Krümmungsradius bzw. eine, wenigstens im Wesentlichen, konstante Krümmung aufweisen. In einer anderen Ausführung kann eine Krümmung der stromabwärtigen Kanalwand abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge zu- oder abnehmen bzw. ihr Krümmungsradius ab- oder zunehmen. Hierdurch kann die abgezapfte Strömung in einer Ausführung besonders verlustarm geführt werden.
• In einer Ausführung ist der erste Winkel an dem Abblaskanalaustritt größer als 30°, insbesondere größer als 40°. Hierdurch kann die abgezapfte Strömung in einer Ausführung verlustarm ausgeführt werden.
• In einer Ausführung schließt auch die stromaufwärtige Kanalwand mit der Rotationsachse einen in Durchströmungsrichtung zunehmenden Winkel ein, der nachfolgend als zweiter Winkel bezeichnet wird.
• In einer Ausführung nimmt der zweite Winkel ab dem Übergang der stromaufwärtigen Kanalwand in die radial äußere Wand des Ringraums in Durchströmungsrichtung zu, in einer Weiterbildung geht die stromaufwärtige Kanalwand tangential in die radial äußere Wand über.
• Zusätzlich oder alternativ nimmt der zweite Winkel in einer Ausführung in Durchströmungsrichtung monoton, insbesondere streng monoton, zu. Mit anderen Worten ist in einer Ausführung auch die stromaufwärtige Kanalwand abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge gekrümmt. Die stromaufwärtige Kanalwand kann in einer Ausführung abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge einen, wenigstens im Wesentlichen, konstanten Krümmungsradius bzw. eine, wenigstens im Wesentlichen, konstante Krümmung aufweisen. In einer anderen Ausführung kann eine Krümmung der stromaufwärtigen Kanalwand abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge zu- oder abnehmen bzw. ihr Krümmungsradius ab- oder zunehmen.
• Wenn p(x) eine Radialkoordinate einer Kanalwand, insbesondere deren radial innerste Erstreckung bzw. deren radial innerster Punkt, an einer axialen Position x bezeichnet, so schließt in einer Ausführung die Kanalwand an dieser axialen Position x mit der Rotationsachse den Winkel ϕ = arctan(dρ/dx) ein. Mit anderen Worten wird als Winkel einer Kanalwand mit der Rotationsachse in einer Ausführung der Winkel einer Tangente an die Kanalwand mit der Rotationsachse verstanden.
• In einer Ausführung nimmt der zweite Winkel in Durchströmungsrichtung abschnittsweise oder über die gesamte Länge des Abblaskanals zwischen Eintrittkante und Abblaskanalaustritt stärker zu als der erste Winkel. Insbesondere kann also die stromaufwärtige Kanalwand abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge stärker gekrümmt sein als die stromabwärtige Kanalwand, so dass der Abblaskanal in einer Ausführung abschnittsweise oder über seine gesamte Länge divergiert.
• Der Abblaskanal verläuft in einer Ausführung abschnittsweise oder über seine gesamte Länge von der radial äußeren Wand des Ringraums radial nach außen bzw. von der Rotationsachse weg. Entsprechend ist der in Durchströmungsrichtung zunehmende erste und/oder zweite Winkel von der Rotationsachse zu der stromabwärtigen bzw. stromaufwärtigen Kanalwand hin gemessen in einer Ausführung stets größer als Null. Wenn in einer Ausführung die radial äußere Wand des Ringraums in Durchströmungsrichtung konvergiert, kann der erste und/oder zweite Winkel in einer Weiterbildung an der radial äußeren Wand des Ringraums negativ sein und in Durchströmungsrichtung positiv werden.
• Die stromaufwärtige Kanalwand geht in einer Ausführung stromabwärts von einer Hinterkante des Leitgitters in den Ringraum über. In einer anderen Ausführung geht die stromaufwärtige Kanalwand stromaufwärts von einer Hinterkante des Leitgitters in den Ringraum über. Zusätzlich oder alternativ kann die Hinterkante des Leitgitters axial stromabwärts nach oder stromaufwärts vor der Eintrittskante angeordnet sein. Mit anderen Worten ist der Abblaskanal in einer anderen Ausführung teilweise im Leitgitter angeordnet bzw. die Hinterkante des Leitgitters axial innerhalb des Abblaskanals.
• Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Hinterkante einer oder mehrerer, vorzugsweise aller, Leitschaufeln des Leitgitters über die gesamte Schaufelblatt- bzw. Ringraumhöhe oder wenigstens in einem radial äußeren bzw. abblaskanalnäheren Drittel, vorzugsweise einem radial äußeren Fünftel bzw. den radial äußeren 20% einer Leitgitter- bzw. Leitschaufelblatthöhe, insbesondere den radial äußeren 15% der Leitgitterhöhe in Umfangsrichtung zu einer Saugseite der Leitschaufel geneigt. In einer Ausführung ist die Hinterkante monoton, insbesondere streng monoton, zunehmend zur Saugseite geneigt. Mit anderen Worten ist in einer Ausführung ist die Hinterkante wenigstens in den radial äußeren 20%, insbesondere 15%, der Leitgitter- bzw. Leitschaufelblatthöhe in Umfangsrichtung zur Saugseite gebogen. Diese Biegung kann in einer Ausführung durch ein Verdrehen des kompletten Leitschaufelprofils oder durch eine Änderung der Schaufelkrümmung im Hinterkantenbereich erfolgen.
• Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung die Hinterkante über die gesamte Schaufelblatthöhe oder wenigstens in dem radial äußeren Drittel, vorzugsweise in den radial äußeren 20%, insbesondere 15% der Leitgitter- bzw. Leitschaufelblatthöhe relativ zu einem radial innersten Hinterkantennabenpunkt dieses äußeren Bereichs axial stromaufwärts bzw. zur Vorderkante hin versetzt sein. Mit anderen Worten können die Leitschaufel(n), wenigstens in einem radial äußeren Bereich bzw. der Nähe des Abblaskanals, gekürzt sein.
• Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung die Hinterkante mit der stromaufwärtigen Kanalwand einen Winkel einschließen, der zwischen 60° und 120°, insbesondere zwischen 75° und 105° beträgt, gemessen in axialer Richtung oder bezüglich der Projektion in der Meridianebene.
• Durch eine oder mehrere, vorzugsweise alle vorgenannten Merkmale der Hinterkante(n) des Leitgitters kann in einer Ausführung die abgezapfte Strömung noch verlustärmer geführt werden. Zusätzlich oder alternativ können hierdurch auch Verluste der Hauptströmung im Ringraum stromabwärts nach der Eintrittskante noch weiter reduziert werden.
• In einer Ausführung gilt: $$\mathrm{0},\mathrm{3}\cdot \left({\mathrm{m}}_{\mathrm{Bleed}}/{\mathrm{m}}_{\mathrm{in}}\right)\cdot \left({\mathrm{R}}^{\mathrm{2}}-{\mathrm{r}}^{\mathrm{2}}\right)/\mathrm{R}\le {\mathrm{b}}_{\mathrm{1}},$$

  

  insbesondere $$\mathrm{0},4\cdot \left({\mathrm{m}}_{\mathrm{Bleed}}/{\mathrm{m}}_{\mathrm{in}}\right)\cdot \left({\mathrm{R}}^{\mathrm{2}}-{\mathrm{r}}^{\mathrm{2}}\right)/\mathrm{R}\le {\mathrm{b}}_{\mathrm{1}},$$

  

  und/oder $${\mathrm{b}}_1\le 0,7\cdot \left({\mathrm{m}}_{\mathrm{Bleed}}/{\mathrm{m}}_{\mathrm{in}}\right)\cdot \left({\mathrm{R}}^{\mathrm{2}}-{\mathrm{r}}^{\mathrm{2}}\right)/\mathrm{R},$$

  

  insbesondere $${\mathrm{b}}_1\le 0,6\cdot \left({\mathrm{m}}_{\mathrm{Bleed}}/{\mathrm{m}}_{\mathrm{in}}\right)\cdot \left({\mathrm{R}}^{\mathrm{2}}-{\mathrm{r}}^{\mathrm{2}}\right)/\mathrm{R}$$

  

  mit:

b₁:

Kanalhöhe an der Eintrittskante, insbesondere Abstand bzw. kürzeste Strecke zwischen Eintrittskante und stromaufwärtiger Kanalwand;

m_Bleed:

Massenstrom im Abblaskanal;

m_in:

Massenstrom im Leitgitterzulauf;

R:

Außenradius des Ringraums, insbesondere am Übergang der stromaufwärtigen Kanalwand in die radial äußere Wand des Ringraums; und

r:

Innenradius des Ringraums, insbesondere am Übergang der stromaufwärtigen Kanalwand in die radial äußere Wand des Ringraums.

• Zusätzlich oder alternativ gilt in einer Ausführung: $${\mathrm{b}}_{\mathrm{1}}\le {\mathrm{r}}_{\mathrm{K}}/\mathrm{5},$$

  

  insbesondere $${\mathrm{b}}_{\mathrm{1}}\le {\mathrm{r}}_{\mathrm{K}}/4,$$

  

  mit:

r_K:

Krümmungsradius der stromaufwärtigen Kanalwand, insbesondere am Übergang der stromaufwärtigen Kanalwand in die radial äußere Wand des Ringraums oder an der Eintrittskante.

• Zusätzlich oder alternativ gilt in einer Ausführung: $$\mathrm{0},\mathrm{5}\cdot {\left[{\left({\mathrm{r}}_{\mathrm{K}}+{\mathrm{b}}_{\mathrm{1}}\right)}^{\mathrm{2}}-{\left({\mathrm{r}}_{\mathrm{K}}+\mathrm{H}\right)}^{\mathrm{2}}\right]}^{\mathrm{1}/\mathrm{2}}\le \mathrm{L},$$

  

  insbesondere $$\mathrm{0},9\cdot {\left[{\left({\mathrm{r}}_{\mathrm{K}}+{\mathrm{b}}_{\mathrm{1}}\right)}^{\mathrm{2}}-{\left({\mathrm{r}}_{\mathrm{K}}+\mathrm{H}\right)}^{\mathrm{2}}\right]}^{\mathrm{1}/\mathrm{2}}\le \mathrm{L},$$

  

  und/oder $$\mathrm{L}\le 1,\mathrm{5}\cdot {\left[{\left({\mathrm{r}}_{\mathrm{K}}+{\mathrm{b}}_{\mathrm{1}}\right)}^{\mathrm{2}}-{\left({\mathrm{r}}_{\mathrm{K}}+\mathrm{H}\right)}^{\mathrm{2}}\right]}^{\mathrm{1}/\mathrm{2}},$$

  

  insbesondere $$\mathrm{L}\le 1,1\cdot {\left[{\left({\mathrm{r}}_{\mathrm{K}}+{\mathrm{b}}_{\mathrm{1}}\right)}^{\mathrm{2}}-{\left({\mathrm{r}}_{\mathrm{K}}+\mathrm{H}\right)}^{\mathrm{2}}\right]}^{\mathrm{1}/\mathrm{2}}$$

  

  mit:

H:

radialer Abstand zwischen der Eintrittskante und dem Übergang des Ringraums in die stromaufwärtige Kanalwand; und

L:

axialer Abstand zwischen der Eintrittskante und dem Übergang des Ringraums in die stromaufwärtige Kanalwand; und

r_K:

lokaler Krümmungsradius, insbesondere bei b₁.

• Zusätzlich oder alternativ gilt in einer Ausführung: $${\mathrm{b}}_1\ge 0,5\cdot {\mathrm{b}}_2,$$

  

  insbesondere $${\mathrm{b}}_1\ge 0,7\cdot {\mathrm{b}}_2,$$

  

  mit:

b₂:

Austrittskanalhöhe an dem Abblaskanalaustritt, insbesondere Abstand bzw. kürzeste Strecke zwischen ringraumabgewandtem Ende der stromaufwärtigen Kanalwand und stromabwärtigen Kanalwand.

• Zusätzlich oder alternativ gilt in einer Ausführung: $$\left({\mathrm{b}}_2-{\mathrm{b}}_1\right)/\mathrm{s}\le 0,2,$$

  

  insbesondere $$\left({\mathrm{b}}_2-{\mathrm{b}}_1\right)/\mathrm{s}\le 0,14,$$

  

  mit:

s:

Länge der stromabwärtigen Kanalwand zwischen der Eintrittskante und dem Abblaskanalaustritt.

• Jeder der vorstehenden Vorschriften (1) - (7') ergibt bereits je für sich, insbesondere in Kombination mit einer oder mehreren, insbesondere allen der anderen Vorschriften einen besonders vorteilhaften Abblaskanal. In einer Ausführung wird zunächst b₁ nach wenigstens einer der Gleichungen (1)-(2') bestimmt und in einer Weiterbildung daraus weitere Größen, insbesondere r_K, H, L, b₂ und/oder s, gemäß einer der Gleichungen (3)-(7') abgeleitet.
• Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

Fig. 1:

einen Teil eines Gasturbinenverdichters einer Flugtriebwerk-Gasturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Meridianschnitt;

Fig. 2:

einen Teil eines Gasturbinenverdichters einer Flugtriebwerk-Gasturbine nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Meridianschnitt;

Fig. 3:

einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1; und

Fig. 4:

eine Sicht auf eine Hinterkante des Leitgitters des Gasturbinenverdichters der Fig. 1 entgegen der Durchströmungsrichtung.

• Fig. 1 zeigt einen Teil eines Gasturbinenverdichters einer Flugtriebwerk-Gasturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Meridianschnitt. Dieser weist ein Leitgitter mit einer Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilter Leitschaufeln 1 und ein Laufgitter mit einer Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilter Laufschaufeln 2 auf.
• Das Leitgitter ist stromaufwärts vor dem stromabwärtigen Laufgitter und einem weiteren, insbesodnere in Durchströmungsrichtung x letzten Austrittsleitgitter (nicht dargestellt) angeordnet. Zwischen dem dargestellten Leitgitter und dem Austrittsleitgitter können ein oder mehrere weitere Lauf- und Leitgitter angeordnet sein (nicht dargestellt).
• Leit- und Laufgitter sind in einem Ringraum 5 angeordnet, der dazu vorgesehen ist, im Betrieb von zu verdichtender Luft durchströmt zu werden.
• Eine radial äußere Wand (oben in Fig. 1) des Ringraums geht an einem Übergang 4 stetig bzw. absatzlos in eine stromaufwärtige Kanalwand 3.1 eines Abblaskanals 3 über. Axial gegenüberliegend weist der Abblaskanal eine stromabwärtige Kanalwand 3.2 mit einer radial inneren, abgerundeten Eintrittskante 3.3 auf, die gegenüber dem Übergang 4 radial nach innen versetzt ist. An einem ringraumabgewandten Ende (oben in Fig. 1) weist der Abblaskanal 3 einen Abblaskanalaustritt auf.
• Der Abblaskanal kommuniziert an seinem Abblaskanalaustritt mit einem Plenum (nicht dargestellt). Gleichermaßen kann er auch mit einem Zuströmkanal kommunizieren, der seinerseits mit dem Plenum kommunizieren kann.
• Die stromabwärtige Kanalwand 3.2 schließt mit einer Rotationsachse des Verdichters (Horizontale in Fig. 1) einen in Durchströmungsrichtung x ab der Eintrittskante 3.3 streng monoton zunehmenden ersten Winkel α ein, ist mit anderen Worten über ihre gesamte Länge gekrümmt (dα/dx > 0).
• Auch die stromaufwärtige Kanalwand 3.1 schließt mit der Rotationsachse einen in Durchströmungsrichtung ab dem Übergang 4 streng monoton zunehmenden zweiten Winkel β ein, ist mit anderen Worten ebenfalls über ihre gesamte Länge gekrümmt (dβ/dx > 0), wobei die stromaufwärtige Kanalwand tangential in die radial äußere Wand des Ringraums 5 übergeht.
• Die stromaufwärtige Kanalwand geht in der Ausführung der Fig. 1 stromabwärts (rechts) von den Hinterkanten 1.1 der Leitschaufeln des Leitgitters 1 in die radial äußere Wand des Ringraums 5 über.
• Fig. 4 zeigt eine Sicht auf eine Hinterkante 1.1 einer Leitschaufel des Leitgitters 1 entgegen der Durchströmungsrichtung (d.h. von rechts in Fig. 1).
• Wie insbesondere hieraus ersichtlich, sind die Hinterkanten 1.1 wenigstens in den radial äußeren 20%, insbesondere 15% der Leitgitter- bzw. Leitschaufelblatthöhe (R-r) (vgl. Fig. 1) in Umfangsrichtung von einer Druckseite PS weg zu einer Saugseite SS der Leitschaufel hin streng monoton zunehmend geneigt, mit anderen Worten zur Saugseite SS gebogen.
• Fig. 3 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 insbesondere den Abblaskanal mit einigen Größen. Dabei bezeichnet b₁ die Kanalhöhe an der Eintrittskante 3.3, insbesondere den Abstand bzw. die kürzeste Strecke zwischen Eintrittskante 3.3 und stromaufwärtiger Kanalwand 3.1, R bzw. r den Außen- bzw. Innenradius des Ringraums am Übergang 4 der stromaufwärtigen Kanalwand 3.1 in die radial äußere Wand des Ringraums 5 (vgl. Fig. 1), r_K den Krümmungsradius der stromaufwärtigen Kanalwand 3.1, H den radialen Abstand zwischen der Eintrittskante 3.3 und dem Übergang 4 des Ringraums 5 in die stromaufwärtige Kanalwand 3.1, L den axialen Abstand zwischen der Eintrittskante 3.3 und dem Übergang 4 des Ringraums 5 in die stromaufwärtige Kanalwand 3.1, b₂ die Austrittskanalhöhe an dem Abblaskanalaustritt und s die Länge der stromabwärtigen Kanalwand 3.2 zwischen der Eintrittskante 3.3 und dem Abblaskanalaustritt.
• Fig. 2 zeigt in Fig. 1 entsprechender Weise einen Teil eines Gasturbinenverdichters einer Flugtriebwerk-Gasturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Einander entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf die Beschreibung der Ausführung der Fig. 1 Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede zu dieser eingegangen wird.
• In der Ausführung der Fig. 2 geht die stromaufwärtige Kanalwand 3.1 stromaufwärts (links) von der Hinterkante 1.1 des Leitgitters in die radial äußere Wand des Ringraums 5 über, die axial stromaufwärts vor der Eintrittskante 3.3 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Abblaskanal 3 in der Ausführung der Fig. 2 teilweise im Leitgitter angeordnet.
• Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
Bezugszeichenliste

1

Leitschaufel/-gitter

1.1

Hinterkante

2

Laufschaufel/-gitter

3

Abblaskanal

3.1

stromaufwärtige Kanalwand

3.2

stromabwärtige Kanalwand

3.3

Eintrittskante

4

Übergang in die stromaufwärtige Kanalwand

5

Ringraum

Claims (9)

1. Gasturbinenverdichter mit einem Leitgitter (1), einem, insbesondere stromabwärtigen, Laufgitter (2) und einem Abblaskanal (3), der eine in einen Ringraum (5) übergehende, stromaufwärtige Kanalwand (3.1), eine axial gegenüberliegende stromabwärtige Kanalwand (3.2) mit einer, insbesondere abgerundeten, Eintrittskante (3.3) und einen Abblaskanalaustritt aufweist;
   dadurch gekennzeichnet, dass
   die stromabwärtige Kanalwand mit einer Rotationsachse des Verdichters einen in Durchströmungsrichtung (x) zunehmenden ersten Winkel (α) einschließt.
2. Gasturbinenverdichter nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel ab der Eintrittskante und/oder, insbesondere streng, monoton zunimmt.
3. Gasturbinenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel an dem Abblaskanalaustritt größer als 30° ist.
4. Gasturbinenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärtige Kanalwand mit der Rotationsachse einen in Durchströmungsrichtung, insbesondere monoton, zunehmenden zweiten Winkel (β) einschließt.
5. Gasturbinenverdichter nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Winkel in Durchströmungsrichtung stärker zunimmt als der erste Winkel.
6. Gasturbinenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärtige Kanalwand stromauf- oder -abwärts von einer Hinterkante (1.1) des Leitgitters in den Ringraum übergeht.
7. Gasturbinenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hinterkante (1.1) wenigstens einer Leitschaufel des Leitgitters wenigstens in einem radial äußeren Drittel einer Leitgitterhöhe, insbesondere monoton zunehmend, in Umfangsrichtung zu einer Saugseite der Leitschaufel geneigt und/oder axial stromaufwärts versetzt ist und/oder mit der stromaufwärtigen Kanalwand einen Winkel einschließt, der zwischen 60° und 120° beträgt.
8. Gasturbinenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gilt:

   0,3 · (m_Bleed/m_in) · (R² - r²)/R ≤ b₁ ≤ 0,7 · (m_Bleed/m_in) · (R² - r²)/R; und/oder b₁ ≤ r_K/5; und/oder

   0,8 · [(r_K + b₁)² - (rK + H)²]^1/2 ≤ L ≤ 1,2 · [(r_K + b₁)² - (rK + H)²]^1/2 ; und/oder b₁ ≥ 0,5 · b₂; und/oder

   (b₂ - b₁)/s ≤ 0,2

   mit der Eintrittskanalhöhe b₁ an der Eintrittskante, dem Massenstrom im Leitgitterzulauf m_in, dem Massenstrom im Abblaskanal m_Bleed, dem Außenradius des Ringraums R, dem Innenradius des Ringraums r, dem Krümmungsradius der stromaufwärtigen Kanalwand r_K, dem radialen Abstand zwischen der Eintrittskante und dem Übergang des Ringraums in die stromaufwärtige Kanalwand H, dem axialen Abstand zwischen der Eintrittskante und dem Übergang des Ringraums in die stromaufwärtige Kanalwand L, der Austrittskanalhöhe b₂ an dem Abblaskanalaustritt und der Länge der stromabwärtigen Kanalwand zwischen der Eintrittskante und dem Abblaskanalaustritt s.
9. Gasturbine, insbesondere Flugtriebwerk-Gasturbine, gekennzeichnet durch einen Gasturbinenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

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