EP3551889A1 - Rückführstufe eines mehrstufigen verdichters oder expanders mit verdrehten leitschaufeln - Google Patents

Rückführstufe eines mehrstufigen verdichters oder expanders mit verdrehten leitschaufeln

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EP3551889A1
EP3551889A1 EP18702076.3A EP18702076A EP3551889A1 EP 3551889 A1 EP3551889 A1 EP 3551889A1 EP 18702076 A EP18702076 A EP 18702076A EP 3551889 A1 EP3551889 A1 EP 3551889A1
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EP
European Patent Office
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stage
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rtc
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EP3551889B1 (de
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Viktor Hermes
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12—Multi-stage pumps
    • F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape

Definitions

  • the invention relates to a recirculation stage for the flow through a process fluid along a flow direction of a radial turbomachine, in particular
  • a radial turbo compressor return stage wherein the return stage extends annularly about an axis, wherein the
  • Return stage is defined radially inward of an inner boundary contour and radially outward of an outer boundary contour, along a first flow direction, the return stage extends radially outwardly in a first portion, wherein the return stage in a second portion along the first flow direction an arcuate Describing extending radially outward to radi ⁇ al inside, wherein the return stage extends along the first flow direction in a third portion from radially outside to radially inside, wherein the
  • Return stage extends along the first flow direction in a fourth section descriptive arc-shaped deflection from radially inside to axially, wherein at least one vane stage comprising vanes extends at least along a portion of the third portion and segmented the return stage in the circumferential direction in Strö ⁇ mungskanäle, wherein in each case one profile center line of a profile cross section of the guide blade vanes of the guide vane stage defines an inner track on the inner boundary contour and an outer track on the outer boundary contour.
  • the invention relates to a radial turbomachine, in particular ⁇ a radial turbocompressor with at least one such feedback stage.
  • Radial turbomachines are known as either radial turbo compressors or radial turboexpanders. The following statements relate - unless otherwise stated - to the design as a compressor.
  • the invention is basically just as applicable to expanders as it is to compressors a radial turbo expander to a radial turbo compressor substantially provides a reverse flow direction of the process fluid. Under relaxation and deflection of a process fluid in a Radialturboexpander a conversion of the thermodynamically stored in the process fluid energy into technical work by means of drive of the impeller instead.
  • impellers of the compressor is usually a process ⁇ fluid axially to a rotational axis or at an angle to the rotational axis with an axial velocity component and accelerate and compress this process fluid by means of the respective wheel - which is also referred to as impeller - that the direction of flow of the process fluid deflects in the radial direction.
  • the impeller is followed by a return stage downstream of a multi-stage radial turbocompressor when at least one further impeller is provided downstream.
  • an impeller is to be equated with a stage of Radialturboma ⁇ machine.
  • the flow guide, to provide this recirculation of the process fluid is called "return step.”
  • the construction may be formed in part identical and merely passes through in the reverse ⁇ opposite direction.
  • a return stage provides that this entire component is supported and aligned by means of a so-called intermediate floor by means of suitable supports usually in a housing or other support device.
  • the feedback stage comprises a so-called bucket bottom, the one at the intermediate bottom with the already explained ⁇ be guide vanes with the formation of
  • the guide vanes have two functions. On the one hand, the guide vanes have the aerodynamic function, as far as impart the product zessfluid a counter-rotating, that at least the swirl from the upstream stage is largely kom ⁇ compensated and on the other hand, the guide vanes have the mechanical function to fasten the blade bottom at the intermediate bottom such that in spite the dynamic load is ensured a secure hold.
  • EP 592 803 Bl each return stages of a multi-stage turbocompressor are shown.
  • An aerodynamic view of feedback stages include US 2010/0272564 AI and WO2014072288A1.
  • the conventional prior art feedback stages have several disadvantages which the invention seeks to avoid.
  • the geometrically rather simply designed return stages are for the most part aerodynamically less adapted to the fluidic task, so that the complex three-dimensional flow situation remains at least partially disregarded, especially on the show ⁇ fel Love differences remain unnoticed and accordingly occur disproportionately large flow losses, which reduce the efficiency.
  • Feedback stage according to WO2014072288A1 provide a completely three-dimensional trained blading the feedback stage, which is technically very difficult to implement and requires a complex individual design, so that in any case results in a better efficiency than the simple geometry.
  • there are major problems in the assembly of the return stage since the blading is often not able due to the three-dimensional design to allow conventional fasteners between the blade bottom and intermediate floor extending through the vanes. At this point expensive special solutions may have to be used, so that such a concept has no chance on the market.
  • the invention has therefore taken on the task of combining the characteristics of simplified production, optimized aerodynamics and ease of assembly with each other.
  • the return step a Radialturboma ⁇ machine serves to direct the process fluid from an upstream gelege ⁇ NEN impeller from the radially outwardly directed flow ⁇ direction again radially inward and axially supplied to the subsequent downstream impeller.
  • the terms axial, radial, tangential, circumferentially and similarity ⁇ Liche are in this case or in this document based in each case on the central axis around which extends the return step ⁇ ring-shaped. This axis is at a radial turbomachine also the axis of rotation of a rotor or the shaft with the wheels.
  • the vane stage located in the recirculation stage includes vanes that circumferentially segment the annular shape of the recirculation stage into individual channels.
  • these guide vanes may also have interruptions (split), but according to the invention are preferably designed to be continuous along the first flow direction.
  • the vanes have profiles which - accordingly ⁇ wound - can also represent two dimensions. A two-dimensional representation is possible, for example, when the annular channel of the return stage is cut along a circumferentially extending central surface. This sectional surface of a single vane can be unwound in a plane to a two-dimensional Dar ⁇ position.
  • a profile center line of the stacked profiles of the guide vanes can be generated by means of centers of inscribed circles in the profile.
  • a profile centerline scroll coordinate along the first flow direction along an average height of the respective vane can be defined.
  • the length of the vane along this coordinate is expediently normalized to a total length of 1.
  • the height direction of the guide blade is presently defined as the direction which is oriented perpendicular to the flow direction - in particular to the first flow direction - and perpendicular to the circumferential direction.
  • the outer track of the guide vane profile and the center line of the vane Profilguer bains located immediately at the Neren in ⁇ boundary contour is referred to as the inner track of the vane.
  • the outer boundary contour of the Return stage also be ⁇ as deck plate side boundary contour be ⁇ draws, because a provided with a cover disc impeller has this cover plate on the side of the outer Grenzkon ⁇ tur.
  • the hub-side flow contour of the impeller is located opposite to the inner Grenzkon ⁇ tur the feedback stage, so that the inner boundary contour of the feedback stage can also be referred to as a hub-side boundary contour.
  • the inner boundary contour is not always considered to be radially inward lying as the outer boundary contour for the same positions along a mean flow line through the feedback stage, so that such al ⁇ ternative terms are useful for better understanding.
  • the circumferential position angle determines the respective position in the circumferential direction of the components referred to - here essentially reference points or lines of the guide vanes, eg points on profile centerlines of certain profile cross sections.
  • the positive course direction of the circumferential position angle is selected here counter to the direction of rotation of the shaft or of the rotor.
  • the vertex of this angle coincides with the central axis.
  • the return stage is always connected to a fluidic task, so that a detachment of Be ⁇ handle world of the return stage of the rotational direction of the turbomachine is basically not appropriate.
  • the three profile sections of the guide vanes of the vane stage differ according to the invention on the basis of the focal points of their functions.
  • the first and the third profile section are strongly associated with egg ⁇ ner arcuate deflection of the process fluid, said second profile portion comprising less than the arc-shaped deflection fluidic task.
  • All three Profileab ⁇ cuts associated with either a tarry ⁇ tion or acceleration of the process fluid, so that there ⁇ going round demanding superimposed aerodynamic processes occur.
  • the second profile section is also particularly preferred, the passage of at least one fastener for the false floor on the show ⁇ felboden serve. These circumstances, the invention contributes to a special degree.
  • the invention homogenizes the flow over the height extent of the guide vanes by valid for values of L in the Profilab ⁇ cut:
  • this recess is closed to the lateral Schaufelpro ⁇ filoberfest out.
  • the Recess to a central straight extension axis and can be designed in particular as a bore.
  • the efficiency of the return stage can be further optimized if the guide vanes are each arranged with an entry edge in each case in the second section, preferably in a region of the arcuate deflection of the second section between 0 ° -90 ° of a first deflection angle to the central axis.
  • the deflection angle is at the arcuate deflections in the return stage respectively the angular difference of aggii ⁇ on the respective flow direction, in particular the first flow direction, the feedback stage in an axial-radial plane input to the output of the considered deflecting section.
  • a further improvement of aerodynamics arises because ⁇ by that the guide vanes each having a Austrittskan- te respectively in the fourth section are arranged before ⁇ Trains t in a range of the arc-shaped deflection of the fourth portion is between 0 ° -60 ° second deflection angle to the axis ,
  • a radial turbomachine according to the invention comprises a
  • the return stage in this case leads the flow along the first direction of flow from an impeller to a downstream impeller.
  • the invention allows the Ver ⁇ ratio of an intermediate diameter to an outlet diameter smaller than 1.5, in particular less than 1.4, wherein the outlet diameter of the outlet diameter of the upstream of the return stage located impeller and the intermediate diameter of the diameter of the transitional cross section of the return stage from the first section to the second section.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an axial longitudinal section through the cutout of a housing of a radial turbomachine with a return stage and impellers.
  • FIG shows the circumferential position angle difference curve between the outer track and the inner track of the profile center line of individual Leit ⁇ blades of the vane stage of
  • Return stage plotted over the profile length run coordinate normalized to 1 (dimensionless) along the first flow direction.
  • FIG. 1 shows a feedback stage RC of a radial turbomachine RTM, which is designed as a radial turbocompressor CO.
  • Figure 1 shows parts of two successively flowed through stages, a first stage ST1 and a second stage ST2, a partial radial turbo machine shown RTM or radial turbo compressor CO, wherein a return step RTC between both stages ST1, ST2 here is shown completely specific ⁇ automatically.
  • the two stages ST1, ST2 are here with the axis of rotation X arranged rotatably impellers, a first impeller and a second impeller IPL Darge ⁇ represents IP2.
  • a process fluid PF first flows through the first impeller IP1 in an axial inflowing and radially outflowing manner along a first throughflow direction FD1.
  • a first throughflow direction FD1 For example only and an oppositely directed from ⁇ second flow direction FD2 is indicated how these vorläge at a radial expander.
  • Downstream subsequent to the first impeller IPL reaches the process ⁇ fluid PF radially outwardly flowing a radially outwardly directed first portion SGI and is delayed there, ge ⁇ reached downstream in a 180 ° deflection of a second portion SG2 and then in a radially inwardly directed ge ⁇ recycling a third portion of the SG3
  • the return stage RTC comprises a blade floor RR, vanes VNS and an intermediate floor DGP.
  • the intermediate bottom DGP is supported by means of at least one support SUP in a support device - here in a housing CAS - and positioned there.
  • the support SUP and the supporting portion of the housing CAS are formed here as a tongue and groove connection form-fitting. In a manner not shown, the
  • Return stage RTC and the blade floor RR and the intermediate bottom DGP have a parting line which extends in a common plane substantially along the axis X. Expedient for the assembly, this parting line is located in the identical part of the joint plane, such as a parting line of the housing CAS, not shown.
  • the rotor is designed to be divisible between two wheels or the wheels are axially displaceable relative to each other for the purpose of assembly, so that the feedback stages RTC can be formed undivided and gradually with the Laufrä- Nder IP1, IP2 of the rotor together be mounted before one
  • the housing CAS can in any case be formed horizontally or vertically divided.
  • the conventional design of the return stage RTC which is shown in FIG. 1, provides that the blade floor RR, the guide vanes VNS and the intermediate floor DGP are fastened to one another. In the present case this is by means of screws ge SCR ⁇ makes, which are simplified by means of dash-dotted lines provided DAR.
  • a sufficiently large through-hole must be provided in the guide vanes VNS, so that the profile of the guide vanes VNS must be sufficiently strong.
  • the guide vanes are split along the first flow direction FD1 into three successive profile sections PS:
  • FIG. 2 shows schematically a cross section through an inven tion ⁇ proper radial turbomachine RTM, as shown in Figure 1 with II-II.
  • the first impeller IP1 mounted on the shaft SH is rotatably supported about the axis X along the rotational direction ROT.
  • the circumferential position angle ⁇ is positive counter to the rotational direction ⁇ RED.
  • the first impeller IP1 has been exemplarily ⁇ characterized IPB blades of a moving blade stage. For a bucket IPB, the trailing edge TEI is entered. Downstream of the first impeller IP1 extends the
  • the feedback stage RTC has a Leit ⁇ vane stage VST, with vanes VNS, one of which is shown by way of example. Schematicallymaschineichne- te vane VNS is provided only with their leading edge LER is ⁇ .
  • Figure 2 shows the relationship Zvi ⁇ rule the direction of rotation of the shaft SH RED or Laufrä ⁇ IP1, IP2 and the circumferential position angle ⁇ .
  • FIG. 3 shows three-dimensional parts of the return stage RTC, namely the vane stage VST with the guide vanes VNS and their three-dimensional design.
  • FIG. 4 shows the course of the difference between the circumferential position angle of the outer track to the inner track, plotted over the profile center line travel coordinate L, which is standardized to a total length 1.
  • a first alternative ALT1 provides that the difference is posi ⁇ tive first and then decreases to 0 at about 0.3L and there is constant until approximately 0,65LA6 drops into the negative.
  • a second alternative ALT2 provides that the circumferential position angle difference ⁇ is initially positive in the region of the leading edge LER, then decreases to the negative, has a local minimum there and rises again up to a difference of 0 at approximately 0.3L. There ⁇ remains constant until about 0, 65L and then rises to positive, up to a local maximum, before dropping back into negative.
  • a first profile PS1 cut the circumferential position angle difference (except egg ⁇ NEN intersection with the axis O) equal to 0, just as in the third profile section PS3.
  • the second Profilab ⁇ PS2 cut in the middle of each vane VNS results in a peripheral position angle difference of 0 con ⁇ stant.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Rückführstufe, Radialturbomaschine Die Erfindung betrifft eine Rückführstufe (RTC) zur Durchströmung mittels eines Prozessfluids entlang einer Durchströmungsrichtung einer Radialturbomaschine (RTM), insbesondere Radialturboverdichterrückführstufe (RCC), wobei die Rückführstufe (RTC) sich ringförmig um eine Achse (X) erstreckt, wobei die Rückführstufe (RTC) nach radial innen von einer inneren Grenzkontur (IDC) und nach radial außen von einer äußeren Grenzkontur (ODC) definiert ist, wobei mindestens eine Leitschaufelstufe (VST) umfassend Leitschaufeln (VNS) sich zumindest entlang eines Teils des dritten Abschnitts (SG3) erstreckt und die Rückführstufe in Umfangsrichtung in Strömungskanäle segmentiert, wobei jeweils eine Profilmittellinie (PML) eines Profilquerschnitts (PRC) der Leitschaufeln (VNS) der Leitschaufelstufe (VST) seitens der inneren Grenzkontur (IDC) eine innere Spur (ITR) und seitens der äußeren Grenzkontur (ODC) eine äußere Spur (OTR) definiert. Daneben betrifft die Erfindung eine Radialturbomaschine (RTM), insbesondere einen Radialturboverdichter (CO) mit mindestens einer derartigen Rückführstufe. Zur Verbesserung der Aerodynamik wird vorgeschlagen, die Leitschaufeln (VNS) in einem mittleren zweiten Profilabschnitt (PS2) im Wesentlichen zylindrisch auszuführen und ansonsten dreidimensional zu gestalten.

Description

Beschreibung
RÜCKFÜHRSTUFE EINES MEHRSTUFIGEN VERDICHTERS ODER EXPANDERS MIT VERDREHTEN LEITSCHAUFELN Die Erfindung betrifft eine Rückführstufe zur Durchströmung mittels eines Prozessfluids entlang einer Durchströmungsrich¬ tung einer Radialturbomaschine, insbesondere
Radialturboverdichterrückführstufe, wobei die Rückführstufe sich ringförmig um eine Achse erstreckt, wobei die
Rückführstufe nach radial innen von einer inneren Grenzkontur und nach radial außen von einer äußeren Grenzkontur definiert ist, wobei entlang einer ersten Durchströmungsrichtung die Rückführstufe sich in einem ersten Abschnitt nach radial außen erstreckt, wobei die Rückführstufe sich in einem zweiten Abschnitt entlang der ersten Durchströmungsrichtung eine bogenförmige Umlenkung beschreibend von radial außen nach radi¬ al innen erstreckt, wobei die Rückführstufe sich entlang der ersten Durchströmungsrichtung in einem dritten Abschnitt von radial außen nach radial innen erstreckt, wobei die
Rückführstufe sich entlang der ersten Durchströmungsrichtung in einem vierten Abschnitt eine bogenförmige Umlenkung beschreibend von radial innen nach axial erstreckt, wobei mindestens eine Leitschaufelstufe umfassend Leitschaufeln sich zumindest entlang eines Teils des dritten Abschnitts er- streckt und die Rückführstufe in Umfangsrichtung in Strö¬ mungskanäle segmentiert, wobei jeweils eine Profilmittellinie eines Profilquerschnitts der Leitschaufeln der Leitschaufelstufe seitens der inneren Grenzkontur eine innere Spur und seitens der äußeren Grenzkontur eine äußere Spur definiert. Daneben betrifft die Erfindung eine Radialturbomaschine, ins¬ besondere einen Radialturboverdichter mit mindestens einer derartigen Rückführstufe.
Radialturbomaschinen sind entweder als Radialturboverdichter oder Radialturboexpander bekannt. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich - wenn nicht anders angegeben - auf die Ausführung als Verdichter. Die Erfindung ist für Expander grundsätzlich genauso anwendbar, wie für Verdichter, wobei ein Radialturboexpander gegenüber einem Radialturboverdichter im Wesentlichen eine umgekehrte Strömungsrichtung des Pro- zessfluids vorsieht. Unter Entspannung und Umlenkung eines Prozessfluid findet bei einem Radialturboexpander eine Umwandlung der thermodynamisch im Prozessfluid gespeicherten Energie in technische Arbeit mittels Antriebs des Laufrads statt.
Bei Radialturboverdichter ist dieser Vorgang umgekehrt, diese wandeln bzw. speichern technische Arbeit in Strömungsarbeit, die thermodynamisch im Prozessfluid gespeichert wird. Hierzu saugen Laufräder des Verdichters in der Regel ein Prozess¬ fluid axial zu einer Rotationsachse oder schräg zu der Rotationsachse mit einer axialen Geschwindigkeitskomponente an und beschleunigen und verdichten dieses Prozessfluid mittels des jeweiligen Laufrads - das auch als Impeller bezeichnet wird -, das die Strömungsrichtung des Prozessfluids in die radiale Richtung umlenkt. An das Laufrad schließt sich bei einem mehrstufigen Radialturboverdichter stromabwärts eine Rückführstufe an, wenn stromabwärts mindestens ein weiteres Laufrad vorgesehen ist.
Eine mehrstufige Radialturbomaschine bedeutet in der Be¬ griffswelt dieser Erfindung, dass mehrere Laufräder um die gleiche Rotationsachse drehbar angeordnet sind. Hierbei ist ein Laufrad gleichzusetzen mit einer Stufe der Radialturboma¬ schine. Aus der Mehrstufigkeit ergibt sich das Erfordernis, dass im Falle des Verdichters das radial aus dem Laufräder ausströmende Prozessfluid wieder zurück in Richtung der Rota- tionsachse geführt werden muss und mit einer axialen Ge¬ schwindigkeitskomponente in das nachfolgende Laufrad der stromabwärtigen Stufe einströmen kann. Die Strömungsführung, die diese Rückführung des Prozessfluids ermöglicht nennt sich daher „Rückführstufe". Im Falle des Expanders kann das Bau- teil identisch ausgebildet sein und wird lediglich in umge¬ kehrter Richtung durchströmt. „
Neben der Rückführung des Prozessfluides in Richtung der Rotationsachse und der Umlenkung der Strömungsrichtung des Prozessfluids in axiale Richtung sind in den Rückführstufen regelmäßig auch Leitschaufeln vorgesehen, die einen in der Strömung aus dem stromaufwärtigen Laufrad aufgeprägten Drall zumindest teilweise oder vollständig neutralisieren oder sogar einen Drall in Gegenrichtung aufprägen für den Eintritt in die nächste stromabwärtige Stufe.
Die übliche Ausfertigung einer Rückführstufe sieht vor, dass dieses Gesamtbauteil mittels eines sogenannten Zwischenbodens mittels geeigneter Auflager in der Regel in einem Gehäuse oder einer sonstigen Auflagevorrichtung abgestützt und ausgerichtet ist. Weiterhin umfasst die Rückführstufe einen sogenannten Schaufelboden, der an dem Zwischenboden mit den be¬ reits erläuterten Leitschaufeln unter Ausbildung eines
Rückführkanals befestigt ist. Durch den Rückführkanal strömt das Prozessfluid zum nächsten Laufradeintritt. In diesem Gebilde kommen den Leitschaufeln zwei Funktionen zu. Einerseits haben die Leitschaufeln die aerodynamische Funktion, dem Pro- zessfluid einen Gegendrall soweit aufzuprägen, dass zumindest der Drall aus der stromaufwärtigen Stufe weitestgehend kom¬ pensiert ist und andererseits haben die Leitschaufeln die mechanische Aufgabe, den Schaufelboden an dem Zwischenboden derart zu befestigen, dass trotz der dynamischen Belastung ein sicherer Halt gewährleistet ist.
In den Schriften DE102014203251A1, DE 34 303 07 AI und
EP 592 803 Bl sind jeweils Rückführstufen eines mehrstufigen Turboverdichters abgebildet. Eine aerodynamische Betrachtung von Rückführstufen enthalten die US 2010/0272564 AI und die WO2014072288A1.
Die herkömmlichen Rückführstufen des Standes der Technik wei- sen unterschiedliche Nachteile auf, die die Erfindung zu vermeiden versucht. Die geometrisch eher einfach gestalteten Rückführstufen sind zum größten Teil aerodynamisch schlechter an die strömungstechnische Aufgabe angepasst, so dass die komplexe dreidimensionale Strömungssituation zumindest teilweise unberücksichtigt bleibt, insbesondere über die Schau¬ felhöhe bleiben Unterschiede unbeachtet und dementsprechend treten unverhältnismäßig große Strömungsverluste auf, die den Wirkungsgrad mindern. Andere Lösungen, insbesondere die
Rückführstufe nach WO2014072288A1 sehen eine vollständig dreidimensional ausgebildete Beschaufelung der Rückführstufe vor, die fertigungstechnisch sehr schwierig umzusetzen ist und eine aufwändige individuelle Auslegung erfordert, damit sich jedenfalls ein besserer Wirkungsgrad als bei der einfachen Geometrie ergibt. Daneben ergeben sich große Probleme in der Montage der Rückführstufe, da die Beschaufelung aufgrund der dreidimensionalen Ausbildung häufig nicht in der Lage ist, herkömmliche Befestigungselemente zwischen Schaufelboden und Zwischenboden durch die Leitschaufeln sich erstreckend zuzulassen. An dieser Stelle müssen dann ggf. teure Spezial- lösungen eingesetzt werden, so dass ein derartiges Konzept schließlich chancenlos am Markt ist. Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, die Eigenschaften vereinfachte Fertigung, optimierte Aerodynamik und einfache Montage miteinander zu vereinen.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine
Rückführstufe bzw. eine Radialturbomaschine gemäß der Ansprü¬ che 1 bzw. 8 vorgeschlagen. Die jeweils rückbezogenen Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung . Grundsätzlich dient die Rückführstufe einer Radialturboma¬ schine dazu, das Prozessfluid von einem stromaufwärts gelege¬ nen Laufrad aus der nach radial außen gerichteten Strömungs¬ richtung wieder nach radial innen umzulenken und axial dem nachfolgenden stromabwärts gelegenen Laufrad zuzuführen. Die Begriffe axial, radial, tangential, Umfangsrichtung und ähn¬ liche werden hierbei bzw. in diesem Dokument jeweils auf die zentrale Achse bezogen, um die sich die Rückführstufe ring¬ förmig erstreckt. Diese Achse ist bei einer Radialturboma- schine auch die Rotationsachse eines Rotors bzw. der Welle mit den Laufrädern.
Die sich in der Rückführstufe befindende Leitschaufelstufe umfasst Leitschaufeln, die die Ringform der Rückführstufe in Umfangsrichtung in einzelne Kanäle segmentieren. Grundsätzlich können diese Leitschaufeln auch Unterbrechungen (split) aufweisen, sind aber nach der Erfindung bevorzugt entlang der ersten Strömungsrichtung ununterbrochen ausgebildet. Die Leitschaufeln weisen Profile auf, die sich - entsprechend ab¬ gewickelt - auch zweidimensional darstellen lassen. Eine zweidimensionale Darstellung ist beispielsweise möglich, wenn der ringförmige Kanal der Rückführstufe entlang einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden mittleren Fläche geschnitten wird. Diese Schnittfläche einer einzelnen Leitschaufel lässt sich in eine Ebene abwickeln, zu einer zweidimensionalen Dar¬ stellung. Eine Profilmittellinie der aufeinandergestapelten Profile der Leitschaufeln ist erzeugbar mittels Mittelpunkten eingeschriebener Kreise in dem Profil.
Auf diese Weise lässt sich eine Profilmittellinienlaufkoordi- nate entlang der ersten Durchströmungsrichtung entlang einer mittleren Höhe der jeweiligen Leitschaufel definieren. Die Länge der Leitschaufel entlang dieser Koordinate ist zweckmä- ßig normiert auf eine Gesamtlänge 1.
Die Höhenrichtung der Leitschaufel wird vorliegend als die Richtung definiert, die senkrecht zu der Durchströmungsrichtung - insbesondere zur ersten Durchströmungsrichtung - und senkrecht zu der Umfangsrichtung orientiert ist.
Die Profilmittellinie der Leitschaufel unmittelbar angrenzend an der äußeren Grenzkontur des ringförmigen Kanals der
Rückführstufe wird hier als äußere Spur der Leitschaufel be- zeichnet und die Profilmittellinie des unmittelbar an der in¬ neren Grenzkontur befindlichen Profilguerschnitts der Leitschaufel wird als die innere Spur der Leitschaufel bezeichnet. In diesem Zusammenhang kann die äußere Grenzkontur der Rückführstufe auch als deckscheibenseitige Grenzkontur be¬ zeichnet werden, weil ein mit einer Deckscheibe versehenes Laufrad diese Deckscheibe auf der Seite der äußeren Grenzkon¬ tur aufweist. Die nabenseitige Strömungskontur des Laufrades befindet sich dazu gegenüberliegend auf der inneren Grenzkon¬ tur der Rückführstufe, so dass die innere Grenzkontur der Rückführstufe auch als nabenseitige Grenzkontur bezeichnet werden kann. Entlang der komplexen Geometrie der
Rückführstufe kann die innere Grenzkontur nicht immer als ra- dial weiter innen liegend angesehen werden als die äußere Grenzkontur für gleiche Positionen entlang einer mittleren Strömungslinie durch die Rückführstufe, so dass derartige al¬ ternative Bezeichnungen zum besseren Verständnis zweckmäßig sind .
Der Umfangspositionswinkel bestimmt die jeweilige Position in Umfangsrichtung der in Bezug genommenen Bauteile - hier im Wesentlichen Referenzpunkte oder Linien der Leitschaufeln, z.B. Punkte auf Profilmittelinien von bestimmten Profilquer- schnitten. Die positive Verlaufsrichtung des Umfangspositi- onswinkels ist hierbei entgegen der Rotationsrichtung der Welle bzw. des Rotors gewählt. Der Scheitelpunkt dieses Winkels fällt mit der zentralen Achse zusammen. Für den Fachmann ist die Rückführstufe stets mit einer strömungstechnischen Aufgabenstellung verbunden, so dass eine Loslösung der Be¬ griffswelt der Rückführstufe von der Rotationsrichtung der Turbomaschine grundsätzlich nicht zweckmäßig ist.
Die drei Profilabschnitte der Leitschaufeln der Leitschaufel- stufe unterscheiden sich aufgrund der Schwerpunkte ihrer Funktionen erfindungsgemäß voneinander. Der erste und der dritte Profilabschnitt stehen in starkem Zusammenhang mit ei¬ ner bogenförmigen Umlenkung des Prozessfluids , wobei der zweite Profilabschnitt weniger die bogenförmige Umlenkung als strömungstechnische Aufgabe aufweist. Alle drei Profilab¬ schnitte stehen im Zusammenhang entweder mit einer Verzöge¬ rung oder Beschleunigung des Prozessfluids , so dass auch da¬ hingehend anspruchsvolle überlagerte aerodynamische Vorgänge stattfinden. Der zweite Profilabschnitt ist darüber hinaus noch besonders bevorzugt, der Hindurchführung mindestens eines Befestigungselementes für den Zwischenboden an dem Schau¬ felboden zu dienen. Diesen Gegebenheiten trägt die Erfindung im besonderen Maße Rechnung. Vorteilhaft homogenisiert die Erfindung die Strömung über die Höhenerstreckung der Leitschaufeln, indem jeweils für Werte von L in den Profilab¬ schnitten gilt:
in dem ersten Profilabschnitt (PS1) :
ÖQTR (L) ,
in dem zweiten Profilabschnitt (PS2): QTR (L) =9HR (L) und
(GOTR(L) -9ITR(L) ) '=0,
in dem dritten Profilabschnitt (PS3) :
ÖQTR (L) und (90TR (L) -θχΤΚ (L) ) V0.
Besonders zweckmäßig ist eine weiterbildende Ausbildung, bei der in dem ersten Profilabschnitt gilt:
9OTR(L) - 9ITR(L) > 0,
wobei in dem dritten Profilabschnitt (PS3) gilt:
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass gilt :
(90TR (L) -GITR (L) ) ' =0 für genau ein L 9 PS1,
(90TR(L) -GITR(L) ) '=0 für genau ein L 9 PS2.
Der mittlere, zweite Profilabschnitt erstreckt sich vorteilhaft von höchstens L=0,4 bis mindestens L=0,6. Zur Befestigung des Zwischenbodens an dem Schaufelboden ist es sinnvoll, wenn zumindest einige der Leitschaufeln in dem zweiten Profilabschnitt eine sich von einem Punkt der Innen¬ spur zu einem Punkt der Außenspur erstreckende Ausnehmung aufweisen zur Durchführung eines Befestigungselements zwi- sehen der inneren Grenzkontur und der äußeren Grenzkontur.
Bevorzugt ist diese Ausnehmung zu den lateralen Schaufelpro¬ filoberflächen hin geschlossen. Besonders bevorzugt weist die Ausnehmung eine zentrale gerade Erstreckungsachse auf und kann insbesondere als Bohrung ausgeführt sein.
Der Wirkungsgrad der Rückführstufe kann weiter optimiert wer- den, wenn die Leitschaufeln jeweils mit einer Eintrittskante jeweils in dem zweiten Abschnitt angeordnet sind, bevorzugt in einem Bereich der bogenförmigen Umlenkung des zweiten Abschnitts zwischen 0°-90° eines ersten Umlenkungswinkels zur zentralen Achse.
Der Umlenkungswinkel ist bei den bogenförmigen Umlenkungen in der Rückführstufe jeweils die Winkeldifferenz einer Projekti¬ on der jeweiligen Durchströmungsrichtung, insbesondere der ersten Durchströmungsrichtung, der Rückführstufe in einer axial-radialen Ebene eingangs zu ausgangs des betrachteten umlenkenden Abschnitts.
Eine weitere Verbesserung der Aerodynamik ergibt sich da¬ durch, dass die Leitschaufeln jeweils mit einer Austrittskan- te jeweils in dem vierten Abschnitt angeordnet sind, bevor¬ zugt in einem Bereich der bogenförmigen Umlenkung des vierten Abschnitts zwischen 0°-60° zweiten Umlenkungswinkel zur Achse . Eine Radialturbomaschine nach der Erfindung umfasst eine
Rückführstufe der bereits beschriebenen Art, wobei die Achse, um die sich die Rückführstufe ringförmig erstreckt mit der Rotationsachse eines Rotors bzw. einer Welle, die Laufräder trägt, identisch ist. Die Rückführstufe führt hierbei die Strömung entlang der ersten Durchströmungsrichtung von einem Laufrad zu einem stromabwärts gelegenen Laufrad.
Besonders zweckmäßig ermöglicht die Erfindung, dass das Ver¬ hältnis von einem Zwischendurchmesser zu einem Austritts- durchmesser kleiner als 1,5, insbesondere kleiner als 1,4 ist, wobei der Austrittsdurchmesser der Austrittsdurchmesser des stromaufwärts der Rückführstufe gelegenen Laufrades ist und der Zwischendurchmesser der Durchmesser des Übergangs- querschnitts der Rückführstufe von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt ist.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Aus- führungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch: ein axialer Längsschnitt durch den Ausschnitt eines Gehäuses einer Radialturbomaschine mit einer Rückführstufe und Laufrädern, zeigt eine Darstellung eines Querschnitts gemäß dem in Figur 1 ausgewiesenen Schnitt II- II, zeigt eine dreidimensionale Widergabe der Leitschaufelstufe einer erfindungsgemäßen Rückführstufe zusammen mit einem Zwischenboden und zeigt den Umfangspositionswinkeldifferenzver- lauf zwischen der äußeren Spur und der inneren Spur der Profilmittellinie einzelner Leit¬ schaufeln der Leitschaufelstufe der
Rückführstufe aufgetragen über die auf 1 (dimensionslos) normierte Profillängenlaufkoordi- nate entlang der ersten Strömungsrichtung.
Figur 1 zeigt eine Rückführstufe RC einer Radialturbomaschi- ne RTM, die als Radialturboverdichter CO ausgebildet ist.
Die hier beispielhaft für einen Radialturboverdichter CO er¬ läuterten Bauteile sind bauidentisch erfindungsgemäß auch umsetzbar als Radialturboexpander, wobei ein Prozessfluid PF diese Bauteile in einem Radialturboverdichter CO in einer ersten Durchströmungsrichtung FD1 und in einem Radialturboexpander in einer entgegengesetzten zweiten Durchströmungsrichtung FD2 durchströmt. Die Schilderungen beziehen sich in die- 1
sem Dokument stets auf die erste Durchströmungsrichtung FD1, sofern nicht anders angegeben.
Figur 1 zeigt Teile zweier aufeinanderfolgend durchströmter Stufen, einer ersten Stufe ST1 und einer zweiten Stufe ST2 einer ausschnittsweise dargestellten Radialturbomaschine RTM bzw. Radialturboverdichters CO, wobei eine Rückführstufe RTC zwischen den beiden Stufen ST1, ST2 hierbei vollständig sche¬ matisch dargestellt ist. Die beiden Stufen ST1, ST2 sind hier mit um die Rotationsachse X drehbar angeordneten Laufrädern, einem ersten Laufrad IPl und einem zweiten Laufrad IP2 darge¬ stellt .
Ein Prozessfluid PF durchströmt in der Darstellung der Figur 1 zunächst das erste Laufrad IPl axial einströmend und radial ausströmend entlang einer ersten Durchströmungsrichtung FD1. Nur beispielhaft ist auch eine entgegengesetzt aus¬ gerichtete zweite Durchströmungsrichtung FD2 angegeben, wie diese vorläge bei einem Radialexpander. Stromabwärts anschließend an das erste Laufrad IPl erreicht das Prozess¬ fluid PF radial nach außen strömend einen radial nach außen gerichteten ersten Abschnitt SGI und wird dort verzögert, ge¬ langt stromabwärts in eine ca. 180 ° -Umlenkung eines zweiten Abschnitts SG2 und anschließend in eine radial nach innen ge¬ richtete Rückführung eines dritten Abschnitts SG3 der
Rückführstufe RTC. Stromabwärts des dritten Abschnitts SG3 gelangt das Prozessfluid PF in einem vierten Abschnitt SG4 von radial nach innen strömend nach axial strömend umgelenkt in das zweite Laufrad IP2, um dort wieder radial nach außen beschleunigt zu werden.
Die Rückführstufe RTC umfasst einen Schaufelboden RR, Leitschaufeln VNS und einen Zwischenboden DGP. Der Zwischenboden DGP ist mittels mindestens eines Auflagers SUP in einer Auf- lagervorrichtung - hier in einem Gehäuse CAS - abgestützt und dort positioniert. Das Auflager SUP und der abstützende Abschnitt des Gehäuses CAS sind hierbei als Nut-Feder- Verbindung formschlüssig ausgebildet. In nicht näher dargestellter Weise weist die
Rückführstufe RTC bzw. weisen der Schaufelboden RR und der Zwischenboden DGP eine Teilfuge auf, die in einer gemeinsamen Ebene im Wesentlichen entlang der Achse X verläuft. Zweckmäßig für die Montage ist diese Teilfuge in der identischen Teilfugenebene gelegen, wie eine nicht dargestellte Teilfuge des Gehäuses CAS. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Rotor zwischen zwei Laufrädern teilbar ausgebildet ist oder die Laufräder axial zueinander zum Zwecke der Montage verschieblich ausgebildet sind, so dass die Rückführstufen RTC ungeteilt ausgebildet sein können und schrittweise mit den Laufrä- dern IP1, IP2 des Rotors zusammen montiert werden bevor ein
Zusammenführung mit einem umgebenden Gehäuse stattfindet. Das Gehäuse CAS kann jedenfalls horizontal oder vertikal geteilt ausgebildet sein. Die herkömmliche Ausbildung der Rückführstufe RTC, die in der Figur 1 gezeigt ist, sieht vor, dass der Schaufelboden RR, die Leitschaufeln VNS und der Zwischenboden DGP aneinander befestigt sind. Vorliegend ist dies mittels Schrauben SCR ge¬ macht, die mittels strichpunktierter Linien vereinfacht dar- gestellt sind. Damit die Schrauben SCR einerseits den Schaufelboden RR an dem Zwischenboden DGP hinreichend befestigen und damit eine Mindeststärke aufweisen müssen, muss andererseits in den Leitschaufeln VNS eine hinreichend große Durchgangsbohrung vorgesehen werden, so dass das Profil der Leit- schaufeln VNS hinreichend stark ausgebildet sein muss.
Die Leitschaufeln sind entlang der ersten Durchströmungsrich¬ tung FD1 in drei aufeinanderfolgende Profilabschnitte PS aufgeteilt :
einen ersten Profilabschnitt PS1,
einen zweiten Profilabschnitt PS2,
einen dritten Profilabschnitt PS3. Figur 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine erfin¬ dungsgemäße Radialturbomaschine RTM, wie er in der Figur 1 mit II-II ausgewiesen ist. Das auf der Welle SH montierte erste Laufrad IP1 ist entlang der Rotationsrichtung ROT um die Achse X drehbar gelagert. Exemplarisch sind die Richtungen radial horizontal und vertikal einzeichnet. Der Umfangs- positionswinkel Θ verläuft positiv entgegen der Rotations¬ richtung ROT. Das erste Laufrad IP1 weist exemplarisch einge¬ zeichnet Laufschaufeln IPB einer Laufschaufelstufe auf. Für eine Laufschaufel IPB ist die Austrittskante TEI eingetragen. Stromabwärts des ersten Laufrads IP1 erstreckt sich die
Rückführstufe RTC. Die Rückführstufe RTC weist eine Leit¬ schaufelstufe VST auf, mit Leitschaufeln VNS, von denen eine exemplarisch eingezeichnet ist. Die schematisch eingezeichne- te Leitschaufel VNS ist nur mit ihrer Eintrittskante LER dar¬ gestellt. Insgesamt zeigt die Figur 2 den Zusammenhang zwi¬ schen der Rotationsrichtung ROT der Welle SH bzw. der Laufrä¬ der IP1, IP2 und dem Umfangspositionswinkel Θ. Figur 3 zeigt dreidimensional Teile der Rückführstufe RTC, nämlich die Leitschaufelstufe VST mit den Leitschaufeln VNS und deren dreidimensionale Gestaltung.
Die Figur 4 zeigt den Verlauf der Differenz zwischen dem Um- fangspositionswinkel der äußeren Spur zu der inneren Spur aufgetragen über der Profilmittellinienlaufkoordinate L, die normiert auf eine gesamte Länge 1 angegeben ist. Eine erste Alternative ALT1 sieht vor, dass die Differenz zunächst posi¬ tiv ist und anschließend bei ca. 0,3L auf 0 abfällt und dort konstant verläuft bis bei ca. 0,65LA6 ins Negative abfällt.
Eine zweite Alternative ALT2 sieht vor, dass die Umfangsposi- tionswinkeldifferenz ΔΘ zunächst positiv ist im Bereich der Eintrittskante LER, anschließend ins Negative abfällt, dort ein lokales Minimum aufweist und wieder aufsteigt bis zu ei- ner Differenz von 0 bei etwa 0,3L. Dort bleibt ΔΘ bis etwa 0, 65L konstant und steigt anschließend ins Positive an, bis zu einem lokalen Maximum, um anschließend wieder ins Negative abzufallen. In beiden Fällen ist in einem ersten Profilab- schnitt PS1 die Umfangspositionswinkeldifferenz (bis auf ei¬ nen Kreuzungspunkt mit der O-Achse) ungleich 0, ebenso, wie in dem dritten Profilabschnitt PS3. In dem zweiten Profilab¬ schnitt PS2 in der Mitte der jeweiligen Leitschaufel VNS ergibt sich eine Umfangspositionswinkeldifferenz von 0 kon¬ stant .

Claims

Patentansprüche
1. Rückführstufe (RTC) zur Durchströmung mittels eines Pro- zessfluids entlang einer Durchströmungsrichtung einer Radi- alturbomaschine (RTM) , insbesondere
Radialturboverdichterrückführstufe (RCC) ,
wobei die Rückführstufe (RTC) sich ringförmig um eine Achse (X) erstreckt,
wobei die Rückführstufe (RTC) nach radial innen von einer inneren Grenzkontur (IDC) und nach radial außen von einer äußeren Grenzkontur (ODC) definiert ist,
wobei entlang einer ersten Durchströmungsrichtung (FD1) die Rückführstufe (RTC) sich in einen ersten Abschnitt (SGI) nach radial außen erstreckt,
wobei die Rückführstufe (RTC) sich in einem zweiten Ab¬ schnitt (SG2) entlang der ersten Durchströmungsrichtung (FD1) eine bogenförmige Umlenkung beschreibend von ra¬ dial außen nach radial innen erstreckt,
wobei die Rückführstufe (RTC) sich entlang der ersten
Durchströmungsrichtung (FD1) in einem dritten Abschnitt (SG3) von radial außen nach radial innen erstreckt, wobei die Rückführstufe (RTC) sich entlang der ersten
Durchströmungsrichtung (FD1) in einem vierten Abschnitt (SG4) eine bogenförmige Umlenkung beschreibend von radial innen nach axial erstreckt,
wobei mindestens eine Leitschaufelstufe (VST) umfassend Leitschaufeln (VNS) sich zumindest entlang eines Teils des dritten Abschnitts (SG3) erstreckt und die Rückführstufe in Umfangsrichtung in Strömungskanäle segmentiert,
wobei jeweils eine Profilmittellinie (PML) eines Profil¬ querschnitts (PRC) der Leitschaufeln (VNS) der Leitschau¬ felstufe (VST) seitens der inneren Grenzkontur (IDC) eine innere Spur (ITR) und seitens der äußeren Grenzkontur (ODC) eine äußere Spur (OTR) definiert,
wobei die Verläufe der inneren Spur (ITR) bzw. äußeren
Spur (OTR) definierbar sind als: 9(L)=Fe(L)
R(L) = FR(L)
mit
Θ: Umfangspositionswinkel in Rotations- richtung der Radialturbomaschine (RTM) mit Scheitelpunkt an Ach¬ se (X),
L: Profilmittellinienlaufkoordinate entlang der ersten Durchströmungsrich- tung (FD1) entlang einer mittleren
Höhe der jeweiligen Leitschau¬ fel (VNS) normiert auf eine Gesamtlänge 1,
Fe (L) : funktioneller Zusammenhang zwi- sehen Umfangspositionswinkel Θ und
Position L auf der Profilmitte¬ llinie,
R: Radius der Position von innerer
Spur (ITR) bzw. äußerer Spur (OTR) , wobei die Leitschaufeln (VNS) entlang der ersten Durchströ¬ mungsrichtung (FD1) drei aufeinanderfolgende Profilab¬ schnitte (PS) aufweisen:
einen ersten Profilabschnitt (PS1) ,
einen zweiten Profilabschnitt (PS2),
einen dritten Profilabschnitt (PS3) ,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeweils für Werte von L in den Profilabschnitten gilt: in dem ersten Profilabschnitt (PSl) :
und (GOTR(L) -9ITR(L) ) 70,
in dem zweiten Profilabschnitt
(PS2) :
in dem dritten Profilabschnitt (PS3) :
und (GOTR(L) -9ITR(L) ) 0. Rückführstufe (RTC) nach Anspruch 1,
wobei in dem ersten Profilabschnitt (PSl) gilt:
GOTR(L) - GITR(L) > 0,
wobei in dem dritten Profilabschnitt (PS3) gilt: ÖQTR ( L ) - GITR(L) < 0.
3. Rückführstufe (RTC) nach Anspruch 1 oder 2, wobei gilt: (GOTR (L) -GITR (L) ) ' =0 für genau ein L 9 PS1
(90TR(L) -9ITR(L) ) '=0 für genau ein L 9 PS2.
4. Rückführstufe (RTC) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
wobei sich der zweite Profilabschnitt (PS2) erstreckt von höchstens L=0,4 bis mindestens L=0,6.
5. Rückführstufe (RTC) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
wobei zumindest einige der Leitschaufeln (VNS) in dem zwei¬ ten Profilabschnitt (PS2) eine sich von einem Punkt der In¬ nenspur zu einem Punkt der Außenspur erstreckende Ausneh- mung aufweisen zur Durchführung eines Befestigungselements zwischen der inneren Grenzkontur (IDC) und der äußeren Grenzkontur (ODC) .
6. Rückführstufe (RTC) nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei die Leitschaufeln (VNS) jeweils mit einer Eintritts¬ kante (VLE) jeweils in dem zweiten Abschnitt (SG2) angeord¬ net sind, bevorzugt in einem Bereich der bogenförmigen Um- lenkung des zweiten Abschnitts (SG2) zwischen 0°-90° eines ersten Umlenkungswinkels (BAI).
7. Rückführstufe (RTC) nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei die Leitschaufeln (VNS) jeweils mit einer Austritts¬ kante (VTE) jeweils in dem vierten Abschnitt (SG4) angeord¬ net sind, bevorzugt in einem Bereich der bogenförmigen Um- lenkung des vierten Abschnitts (SG2) zwischen 0°-60° eines zweiten Umlenkungswinkels (BA2).
8. Radialturbomaschine (RTM) , insbesondere Radialturbover¬ dichter, mit mindestens einer Rückführstufe (RTC) nach An- spruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei die Radialturboma¬ schine (RTM) einen um die Achse (X) drehbar gelagerten Ro¬ tor (ROT) aufweist, der mindestens zwei Laufräder (IP1, IP2) umfasst, wobei die Rückführstufe (RTC) die Strömung entlang der ersten Durchströmungsrichtung (FD1) von einem Laufrad (IP1, IP2) zu einem stromabwärtigen Laufrad (IP1, IP2) führt.
9. Radialturbomaschine (RTM) nach Anspruch 8,
wobei der Laufräder (IP1, IP2) stromaufwärts der
Rückführstufe (RTC) einen Austrittsdurchmesser (D2) auf¬ weist, wobei der Übergangsquerschnitt der Rückführstufe von dem ersten Abschnitt (SGI) zu dem zweiten Abschnitt (SG2) auf einem Zwischendurchmesser (DRR) angeordnet ist, wobei gilt :
DRR/D2 < 1,5, insbesondere DRR/D2 < 1,4
mit :
D2 : Austrittsdurchmesser Laufräder (IP1, IP2) DRR: Zwischendurchmesser Übergangsquerschnitt der
Rückführstufe von dem ersten Abschnitt (SGI) zu dem zweiten Abschnitt (SG2) .
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