EP3760871A1 - Diffuser for a turbomachine - Google Patents

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EP3760871A1
EP3760871A1 EP19184296.2A EP19184296A EP3760871A1 EP 3760871 A1 EP3760871 A1 EP 3760871A1 EP 19184296 A EP19184296 A EP 19184296A EP 3760871 A1 EP3760871 A1 EP 3760871A1
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EP
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diffuser
dff
vns
guide vanes
hbs
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EP19184296.2A
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Nico Petry
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444Bladed diffusers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D17/08Centrifugal pumps
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Diffusor (DFF) für eine Strömungsmaschine (CMP) mit einem Laufrad (BLD),wobei der Diffusor (DFF) sich ringförmig um eine Achse (X) entlang einer Umfangsrichtung (CDR) erstreckt,wobei der Diffusor (DFF) eine Mehrzahl von Diffusorleitschaufeln (VNS) aufweist,wobei sich die Diffusorleitschaufeln (VNS) entlang der Schaufelhöhe (AFH) zwischen zwei Diffusorbegrenzungswänden (LDW) von einer Diffusorbegrenzungswand (LDW) an einer Gehäuseseite (CSS) zu einer Diffusorbegrenzungswand (LDW) an einer Nabenseite (HBS) erstrecken,wobei die Diffusorleitschaufeln (VNS) für jede Position der Schaufelhöhe (AFH) eine Schaufelüberdeckung (SLD) aufweisen, die definiert ist als das Verhältnis einer Profilsehnenlänge (CHD) der jeweiligen Diffusorleitschaufel (VNS) zur Umfangsteilung (CCP) der Anordnung der Diffusorleitschaufeln (VNS). Zur Verbesserung der aerodynamischen Wirkung des Diffusors wird vorgeschlagen, dass die Schaufelüberdeckung (SLD) sich zwischen der Nabenseite (HBS) und der Gehäuseseite (CSS) unterscheiden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einem derartigen Diffuser (DFF) und eine Strömungsmaschine (CMP).The invention relates to a diffuser (DFF) for a turbo machine (CMP) with an impeller (BLD), the diffuser (DFF) extending in a ring around an axis (X) along a circumferential direction (CDR), the diffuser (DFF) being a Having a plurality of diffuser guide vanes (VNS), the diffuser guide vanes (VNS) extending along the vane height (AFH) between two diffuser boundary walls (LDW) from a diffuser boundary wall (LDW) on a housing side (CSS) to a diffuser boundary wall (LDW) on a hub side (HBS ), wherein the diffuser guide vanes (VNS) for each position of the vane height (AFH) have a vane cover (SLD), which is defined as the ratio of a chord length (CHD) of the respective diffuser guide vane (VNS) to the circumferential pitch (CCP) of the arrangement of the diffuser guide vanes (VNS). To improve the aerodynamic effect of the diffuser, it is proposed that the blade overlap (SLD) differ between the hub side (HBS) and the housing side (CSS). The invention also relates to an arrangement with such a diffuser (DFF) and a fluid flow machine (CMP).

Description

Die Erfindung betrifft einen Diffusor für eine Strömungsmaschine mit einem Laufrad, wobei der Diffusor sich ringförmig um eine Achse entlang einer Umfangsrichtung erstreckt, wobei der Diffusor eine Mehrzahl von Diffusorleitschaufeln aufweist, wobei sich die Diffusorleitschaufeln entlang der Schaufelhöhe zwischen zwei Diffusorbegrenzungswänden von einer Diffusorbegrenzungswand an einer Gehäuseseite zu einer Diffusorbegrenzungswand an einer Nabenseite erstrecken, wobei die Diffusorleitschaufeln für jede Position der Schaufelhöhe eine Schaufelüberdeckung aufweisen, die definiert ist als das Verhältnis einer Profilsehnenlänge der jeweiligen Diffusorleitschaufel zur Umfangsteilung der Anordnung der Diffusorleitschaufeln. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einem derartigen Diffuser und eine Strömungsmaschine mit einer solchen Anordnung.The invention relates to a diffuser for a turbomachine with an impeller, the diffuser extending in a ring around an axis along a circumferential direction, the diffuser having a plurality of diffuser guide vanes, the diffuser guide vanes extending along the vane height between two diffuser boundary walls from a diffuser boundary wall on a housing side extend to a diffuser boundary wall on a hub side, the diffuser guide vanes for each position of the vane height having a vane overlap which is defined as the ratio of a chord length of the respective diffuser guide vane to the circumferential pitch of the arrangement of the diffuser guide vanes. The invention further relates to an arrangement with such a diffuser and a turbo machine with such an arrangement.

Bei Radialverdichtern verlässt das Fluid daripps Laufrad nach radial außen und gelangt von dort in den Diffusor, welcher typischerweise ebenfalls radial von innen nach außen durchströmt wird. Diffusoren können beschaufelt oder unbeschaufelt ausgeführt sein. Bei den beschaufelten Arten wird zwischen Low-Solidity-Diffusoren [LSD] mit geringer Schaufelüberdeckung (mit Leitschaufeln, die einen verhältnismäßig großen Abstand zueinander in Umfangsrichtung im Verhältnis zu deren Radialerstreckung aufweisen) und Kanaldiffusoren - auch als aerodynamische Diffusoren [AE-Diffusor] bezeichnet - unterschieden. Aufgrund der Nachteile bzgl. des Fahrbereichs werden AE-Diffusoren sehr selten eingesetzt. LSDs bieten dagegen einen deutlich besseren also umfangreicheren Fahrbereich als AE-Diffusoren. Heutzutage sind nahezu alle beschaufelten Diffusoren LSDs.In centrifugal compressors, the fluid leaves the impeller radially outwards and from there into the diffuser, which typically also has a radial flow from the inside to the outside. Diffusers can be bladed or bladed. In the case of the bladed types, a distinction is made between low solidity diffusers [LSD] with little blade overlap (with guide vanes that have a relatively large distance from one another in the circumferential direction in relation to their radial extent) and channel diffusers - also known as aerodynamic diffusers [AE diffuser] - distinguished. Due to the disadvantages with regard to the driving range, AE diffusers are very rarely used. LSDs, on the other hand, offer a significantly better and more extensive driving range than AE diffusers. Almost all bladed diffusers today are LSDs.

LSDs werden aus den folgenden Gründen eingesetzt:

  • Unterdrücken von Rotating Stall, welcher im Falle eines unbeschaufelten Ringraums ggf. auftreten könnte
  • Steigerung des Wirkungsgrades der Stufe durch Aufrichten der Strömung und durch Vergleichmäßigung der Strömung über der Kanalhöhe. Dies führt zu einer Reduktion von Verlusten in den nachgeschalteten Komponenten wie Rückführstufe oder Spirale.
  • Besserer Kennlinienanstieg zur Pumpgrenze.
LSDs are used for the following reasons:
  • Suppression of rotating stall, which could possibly occur in the case of a non-bladed annulus
  • Increase in the efficiency of the stage by straightening the flow and by equalizing the flow above the channel height. This leads to a reduction in losses in the downstream components such as the recirculation stage or spiral.
  • Better increase in characteristic curve to surge limit.

Nachteile von LSDs sind:

  • Reduzierter Fahrbereich (schmalere Kennlinie) im Vergleich zur unbeschaufelten Variante
  • Höherer Lärmpegel
  • Höhere Laufradanregung
  • Notwendige radiale Erstreckung des Diffusors größer als für den unbeschaufelten Diffusor
  • Notwendige Sammelspiralgehäusegröße nimmt mit LSD zu, da die Umfangskomponente der Geschwindigkeit (Transportgröße in der Spirale) durch den LSD reduziert wird.
Disadvantages of LSDs are:
  • Reduced travel range (narrower characteristic) compared to the non-bladed variant
  • Higher noise level
  • Higher impeller excitation
  • The necessary radial extension of the diffuser is greater than that for the unbladed diffuser
  • Necessary collecting volute casing size increases with LSD, since the circumferential component of the speed (transport size in the volute) is reduced by the LSD.

Eine entsprechende Anordnung ist bereits aus der EP 2 650 546 Al bekannt. Dort wird vorgeschlagen, die Leitschaufeln des Diffusors in geneigter Form in einem hinter dem Laufrad angeordneten stehenden Diffusor anzuordnen (dihedral vanes). Insbesondere beim LSD soll mittels dieser aerodynamischen Maßnahme ein verringerter Druckverlust erzielt werden.A corresponding arrangement is already from the EP 2 650 546 Al known. It is proposed there to arrange the guide vanes of the diffuser in an inclined shape in a standing diffuser arranged behind the impeller (dihedral vanes). With the LSD in particular, this aerodynamic measure is intended to achieve a reduced pressure loss.

Aus den WO2019057412A1 , WO2019057413A1 , WO2019057414A1 sind bereits Anordnungen aus Laufrädern und Diffusoren von insbesondere Turboverdichtern bekannt.From the WO2019057412A1 , WO2019057413A1 , WO2019057414A1 arrangements of impellers and diffusers of, in particular, turbo-compressors are already known.

Ausgehend insbesondere von den beschriebenen Nachteilen hat es sich die Erfindung vorrangig zur Aufgabe gemacht, radialen Bauraumbedarf eines LSD's zu verringern, so dass der ansonsten vergrößerte radiale Bauraumbedarf gegenüber einem unbeschaufelten Diffusor nicht mehr so ins Gewicht fällt.Proceeding in particular from the disadvantages described, the main task of the invention is to reduce the radial space requirement of an LSD so that the otherwise The increased radial space requirement compared to a non-bladed diffuser is no longer so significant.

Zur Lösung des Problems wird ein Diffusor bzw. eine Anordnung und eine Strömungsmaschine mit einem solchen Diffusor mit den eingangs definierten Merkmalen vorgeschlagen, der die zusätzlichen Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 aufweist. Die rückbezogenen Unteransprüchen beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.To solve the problem, a diffuser or an arrangement and a flow machine with such a diffuser with the features defined at the outset is proposed, which has the additional features of the characterizing part of claim 1. The dependent claims referring back contain advantageous developments of the invention.

Begriffe, wie radial, axial, tangential oder Umfangsrichtung beziehen sich auf die eingangs definierte Achse, um die sich der Diffusor ringförmig erstreckt. Diese Achse ist im Falle eines Turboverdichters bzw. eines Radialturboverdichters koaxial zu der Drehachse des Rotors.Terms such as radial, axial, tangential or circumferential direction relate to the axis defined at the outset, around which the diffuser extends in an annular manner. In the case of a turbo compressor or a radial turbo compressor, this axis is coaxial with the axis of rotation of the rotor.

Der Begriff Strömungsmaschine bezieht sich nach der Erfindung auf radiale Turbomaschinen, die eine Umlenkung des Prozessfluids vorsehen. Von vorrangiger Bedeutung ist hierbei die Anwendung für einen Radialturboverdichter. Insbesondere im Falle des Radialturboverdichters ist der Diffusor ein strömungsleitendes Bauteil des Stators, das sich stromabwärts des Laufradaustritts befindet. In dem Diffusor wird in der Regel die Strömungsgeschwindigkeit des Prozessfluids verzögert, so dass sich gemäß der Gesetzmäßigkeiten von Bernulli ein Druckaufbau ergibt.According to the invention, the term turbomachine relates to radial turbomachines which provide a deflection of the process fluid. The application for a radial turbo compressor is of primary importance. In the case of the radial turbo compressor in particular, the diffuser is a flow-guiding component of the stator, which is located downstream of the impeller outlet. In the diffuser, the flow rate of the process fluid is generally delayed, so that a pressure build-up results in accordance with Bernulli's principles.

Im Falle des Radialturboverdichters und eines sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckenden Diffusors ergibt sich die Diffusor-Wirkung schon allein durch die radiale Zunahme der durchströmten Querschnittsfläche. Zusätzlich von Bedeutung ist eine Veränderung der Diffusorkanalbreite, die sich im Regelfall die axiale Erstreckung der lichten Weite des Diffusors ergibt. Grundsätzlich kann sich der Diffusor auch abweichend von der Radialrichtung erstrecken. Die meisten Diffusoren erstrecken sich aber weitestgehend radial. Die Diffusorkanalbreite wird begrenzt durch an beiden Seiten vorgesehenen Diffusorbegrenzungswänden. Im Falle eines sich rein radial erstreckenden Diffusors ohne axiale Aufweitung laufen die Diffusorbegrenzungswände ebenfalls rein radial. Aufgrund der axialen Ansaugung eines Radialturboverdichters und der radialen Ausgabe des Prozessfluids aus dem Laufrad findet in dem Laufrad eine Umlenkung von axial nach radial statt. Das Laufrad ist hierbei in der Regel mit einer Radscheibe aufgebaut, die mit einer Welle-Naben-Verbindung das Laufrad mit der Welle verbindet. Diejenige Seite, die nicht die axiale Ansaugung des Laufrades aufweist, wird hierbei als die Nabenseite bezeichnet. Die andere gegenüberliegende Axialseite wird als Gehäuseseite bezeichnet. Bei Laurädern, die gehäuseseitig eine Deckscheibe aufweisen, wird diese Gehäuseseite auch häufig als die Deckscheibenseite bezeichnet. Unter einer Schaufelhöhe versteht die Erfindung die Erstreckung der Schaufel senkrecht zur Hauptströmungsrichtung. Folgt man einem repräsentativen Strömungsfaden durch die Anordnung der Erfindung, beispielsweise durch den Diffusor, so erstreckt sich dieser Strömungsfaden im Wesentlichen senkrecht in Richtung der Schaufelhöhe. Erstreckt sich dieser Strömungsfaden in etwa mittig durch die Anordnung wird er in etwa bei 50% der Schaufelhöhe liegen.In the case of the radial turbo compressor and a diffuser that extends essentially radially outward, the diffuser effect results from the radial increase in the cross-sectional area through which the flow passes. A change in the width of the diffuser channel is also important, as this generally results in the axial extent of the clear width of the diffuser. In principle, the diffuser can also extend in a manner deviating from the radial direction. Most diffusers, however, extend largely radially. The diffuser channel width is limited by the diffuser boundary walls provided on both sides. In the case of one purely radially extending diffuser without axial expansion, the diffuser boundary walls also run purely radially. Due to the axial suction of a radial turbo compressor and the radial output of the process fluid from the impeller, a deflection from axial to radial takes place in the impeller. The impeller is usually constructed with a wheel disc that connects the impeller to the shaft with a shaft-hub connection. The side that does not have the axial suction of the impeller is referred to here as the hub side. The other opposite axial side is referred to as the housing side. In the case of Laur wheels which have a cover disk on the housing side, this housing side is also often referred to as the cover disk side. The invention understands a blade height as the extension of the blade perpendicular to the main flow direction. If one follows a representative flow thread through the arrangement of the invention, for example through the diffuser, then this flow thread extends essentially perpendicularly in the direction of the blade height. If this flow thread extends approximately centrally through the arrangement, it will be approximately 50% of the blade height.

Das erfindungsgemäße Merkmal, dass sich die Schaufelüberdeckung zwischen den Nabenseite und der Geäußerte unterscheiden zielt darauf ab, dass die jeweils aerodynamischen Anforderungen auf der Nabenseite und auf der Gehäuseseite individuell angepasst sind bzw. sein können. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht hierzu vor, dass die Schaufelüberdeckung auf der Nabenseite zwischen 0,5 und 0,8 auf der Gehäuseseite zwischen 0,7 und 1,0 beträgt. Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Eintrittskantendurchmesser an der Gehäuseseite und der Nabenseite unterschiedlich sind.The feature according to the invention that the blade overlap between the hub side and the outer one is different is aimed at ensuring that the respective aerodynamic requirements on the hub side and on the housing side are or can be individually adapted. To this end, an advantageous development of the invention provides that the blade overlap on the hub side is between 0.5 and 0.8 on the housing side between 0.7 and 1.0. Another advantageous development of the invention provides that the leading edge diameter on the housing side and the hub side are different.

Hierbei weisen die Diffusorleitschaufeln für jede Position der Schaufelhöhe eine Schaufelüberdeckung auf, die definiert ist als das Verhältnis einer Profilsehnenlänge der jeweiligen Diffusorleitschaufel zur Umfangsteilung der Anordnung der Diffusorleitschaufeln. Unter der Profilsehne versteht man die gedachte Verbindungslinie zwischen der Eintrittskante des Profils und der Austrittskante bzw. Hinterkante. Unter der Umfangsteilung - auch häufig einfach als Teilung bezeichnet - versteht man den Abstand in Umfangsrichtung zwischen den Vorderkanten der Diffusorleitschaufeln.Here, the diffuser guide vanes have a vane overlap for each position of the vane height, which is defined as the ratio of a profile chord length of the respective diffuser guide vane to the circumferential pitch of the arrangement of the Diffuser vanes. The profile chord is the imaginary connecting line between the leading edge of the profile and the trailing edge or trailing edge. The circumferential division - also often referred to simply as division - is understood to mean the distance in the circumferential direction between the leading edges of the diffuser guide vanes.

Weiterhin schlägt die Erfindung als vorteilhafte Weiterbildung vor, dass die Diffusorleitschaufeln ein gewölbtes und profiliertes Profil aufweisen. Profiliert bedeutet hierbei, dass das Schaufelprofil keine konstante Dicke über die Erstreckung in Hauptströmungsrichtung aufweist, sondern aerodynamisch hinsichtlich der Profildickenverteilung angepasst ist.Furthermore, the invention proposes as an advantageous development that the diffuser guide vanes have a curved and profiled profile. Profiled here means that the blade profile does not have a constant thickness over the extent in the main flow direction, but is aerodynamically adapted with regard to the profile thickness distribution.

In der Regel ist die Schaufel bzw. das Schaufelprofil auf der Druckseite über einen weiteren Erstreckungsbereich konkaver gestaltet als auf der Saugseite - dementsprechend ist das Schaufelprofil auf der Saugseite über einen weiteren Erstreckungsbereich konvex gestaltet.As a rule, the blade or the blade profile on the pressure side is designed to be more concave over a wider area than on the suction side - accordingly, the blade profile on the suction side is designed to be convex over a further area of extent.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass für jede Position entlang der Profilmittellinie des Schaufelprofils der Diffusorleitschaufeln ein Anstellwinkel definiert ist als der mathematisch positive Winkel von der Umfangstangente auf die Tangente an der Profilmittellinie. Hierbei ist jeweils ein Eintrittskantenwinkel ein Anstellwinkel an der Eintrittskante und ein Austrittskantenwinkel ein Anstellwinkel an der Austrittskante der Diffusorleitschaufel. Für die Differenz zwischen Eintrittskantenwinkel und Austrittskantenwinkel gemittelt über die Schaufelhöhe gilt: -2 > Eintrittskantenwinkel - Austrittskantenwinkel > 15°. Ein negativer Wert bedeutet hierbei, dass die Strömung tangentialer austritt als diese eintritt.Another advantageous development of the invention provides that for each position along the profile center line of the blade profile of the diffuser guide vanes, an angle of attack is defined as the mathematically positive angle from the circumferential tangent to the tangent at the profile center line. Here, a leading edge angle is an angle of attack at the leading edge and an exit edge angle is an angle of attack at the trailing edge of the diffuser guide vane. The following applies to the difference between the leading edge angle and the trailing edge angle averaged over the blade height: -2> leading edge angle - trailing edge angle> 15 °. A negative value means that the flow exits more tangentially than it enters.

Unter einer Profilmittellinie versteht die Erfindung eine gedachte Linie, die sich durch die Mitte eines Schaufelprofiles erstreckt. Hierbei wird das Schaufelprofil als eine zweidimensionale Form aufgefasst. Die Profilmittellinie kann in dieser zweidimensionalen Form konstruiert werden, indem beispielsweise die Mittelpunkte aller eingeschriebenen Kreise mittels einer Linie - der Profilmittellinie - verbunden werden.The invention understands a profile center line to be an imaginary line that extends through the center of a blade profile. Here, the blade profile is understood as a two-dimensional shape. The profile centerline can be constructed in this two-dimensional form by, for example the centers of all inscribed circles are connected by a line - the profile center line.

Besonders bevorzugt ist der Eintrittskantenwinkel über die Schaufelhöhe variierend ausgebildet. Hierbei kann der Eintrittskantenwinkel an der Gehäuseseite zwischen 10° und 20° betragen. An der Nabenseite kann der Eintrittskantenwinkel zwischen 20° und 35° betragen. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn der Austrittskantenwinkel an der Nabenseite und an der Gehäuseseite sich um höchstens 2° unterscheiden. Dementsprechend tritt das Prozessfluid aus dem Diffusor weitestgehend homogenisiert hinsichtlich der Strömungsverteilung und Geschwindigkeiten aus.It is particularly preferable for the leading edge angle to vary over the blade height. The leading edge angle on the housing side can be between 10 ° and 20 °. The leading edge angle on the hub side can be between 20 ° and 35 °. It is particularly preferred here if the exit edge angle on the hub side and on the housing side differ by at most 2 °. Accordingly, the process fluid emerges from the diffuser largely homogenized in terms of flow distribution and speeds.

Der Diffusor wird axial von Diffusorbegrenzungswänden definiert. Hierbei ist der Begriff "Diffusorbegrenzungswände" nicht derart zu verstehen, dass die Diffusorbegrenzungswände immer eine axiale Flächennormale aufweisen. Vielmehr soll dieser Begriff bedeuten, dass die Diffusorbegrenzungswände jedenfalls eine Radialerstreckung aufweisen und - auch wenn sie einen gegenüber der Radialen oder Axialen schrägem Verlauf aufweisen - den Diffusor in Axialrichtung begrenzen. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich in radialer Richtung der Axialabstand zwischen Diffusorbegrenzungswänden aufweitet.The diffuser is defined axially by diffuser boundary walls. The term “diffuser boundary walls” is not to be understood in such a way that the diffuser boundary walls always have an axial surface normal. Rather, this term is intended to mean that the diffuser boundary walls in any case have a radial extent and - even if they have an oblique course with respect to the radial or axial direction - limit the diffuser in the axial direction. Another advantageous development of the invention provides that the axial distance between diffuser boundary walls widens in the radial direction.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieses Merkmals sieht vor, dass die Diffusorbegrenzungswand auf der Nabenseite sich weniger schräg zur Radialrichtung erstreckt als die Diffusorbegrenzungswand auf der Gehäuseseite, derart, dass mindestens 80% der axialen Aufweitung sich aus der Schrägstellung der Diffusorbegrenzungswand auf der Gehäuseseite ergibt.An advantageous further development of this feature provides that the diffuser boundary wall on the hub side extends less obliquely to the radial direction than the diffuser boundary wall on the housing side, such that at least 80% of the axial expansion results from the inclination of the diffuser boundary wall on the housing side.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Diffusor stromaufwärts der Diffusorleitschaufeln Rippenleitschaufeln aufweist, die sich ausgehend von der Gehäuseseite entlang 25% - 50% der Diffusorkanalbreite in der Richtung der Nabenseite erstrecken. Diese Rippenleitschaufeln tragen dem Umstand zusätzlich Rechnung, dass das aus dem Laufrad austretende Prozessfluid auf der Gehäuseseite eine andere Strömungsverteilung und Geschwindigkeitsverteilung hat als auf der Nabenseite. Zum Ausgleich dieser Differenz sind die Rippenleitschaufeln vor den eigentlichen Diffusorleitschaufeln vorgesehen, so dass diese Unterschiede besser ausgeglichen werden und hinter dem Austritt des Diffusors eine möglichst homogene Abströmung erfolgt. Für die Rippenleitschaufeln ist ein Rippeneintrittswinkel REA definiert zu dem Eintrittswinkel der Diffusorleitschaufeln und beträgt bevorzugt zwischen 14° und 22°. Bei einer analogen Definition des Rippenaustrittswinkels zu dem Austrittswinkel der Diffusorleitschaufeln sieht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung vor, dass gemittelt über die Schaufelhöhe die Differenz zwischen Rippeneintrittswinkel und Rippenaustrittswinkel zwischen -4° und +10° als Metallwinkel ausgelegt ist.Another advantageous development of the invention provides that the diffuser has ribbed guide vanes upstream of the diffuser guide vanes which, starting from the housing side, extend along 25% -50% of the diffuser channel width in the Extend towards the hub side. These ribbed guide vanes also take into account the fact that the process fluid emerging from the impeller has a different flow distribution and speed distribution on the housing side than on the hub side. To compensate for this difference, the ribbed guide vanes are provided in front of the actual diffuser guide vanes, so that these differences are better compensated and the most homogeneous outflow possible takes place behind the outlet of the diffuser. For the ribbed guide vanes, a rib entry angle REA is defined to the entry angle of the diffuser guide vanes and is preferably between 14 ° and 22 °. With a definition of the rib exit angle analogous to the exit angle of the diffuser guide vanes, a further advantageous development provides that the difference between the rib entrance angle and the rib exit angle between -4 ° and + 10 °, averaged over the vane height, is designed as a metal angle.

Sämtliche Winkelangaben beziehen sich hierbei stets auf die gegenständlichen Winkel an den tatsächlichen geometrischen Formen - kurz: Metallwinkel.All angle specifications here always relate to the objective angles on the actual geometric shapes - in short: metal angles.

Eine negative Differenz zwischen dem Eintrittswinkel und dem Austrittswinkel bzw. dem Rippeneintrittswinkel und dem Rippenaustrittswinkel zeigt an, dass die Schaufel tangentialer ausläuft als der Eintritt gestaltet ist. Ein Strömungsfluid, dass einer derartigen Schaufelgestaltung zumindest weitestgehend oder vollkommen folgen würde, hat bei einer derartigen negativen Differenz eine tangentialere Strömungsausrichtung nach Durchströmung einer derartigen Schaufelanordnung.A negative difference between the entry angle and the exit angle or the rib entry angle and the rib exit angle indicates that the blade tapers out more tangentially than the inlet is designed. A flow fluid that would at least largely or completely follow such a blade design has a more tangential flow orientation after flowing through such a blade arrangement with such a negative difference.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einem Diffusor der bereits definierten Ausbildung, wobei die Anordnung ein stromaufwärts des Diffusors angeordnetes Laufrad aufweist und ein geringerer Abstand zwischen den Rotoraustrittskanten des Laufrads bzw. der Laufradschaufeln und Eintrittskanten der Diffusorleitschaufeln auf der Gehäuseseite als auch auf der Nabenseite vorgesehen ist. Besonders bevorzugt gilt außerdem für den Abstand, dass die Rotoraustrittskanten an einem mittleren Rotoraustrittskantendurchmesser angeordnet sind und für das Verhältnis RDT des Eintrittskantendurchmessers des Diffusors zum mittleren Rotoraustrittskantendurchmesser gilt:

  • Eintrittskanten (LEE) Nabenseite (HBS):
    1,15 < RDT < 1,3,
  • Eintrittskanten (LEE) Gehäuseseite (SHR):
    1,05 < RDT < 1,15,
wobei gilt: RDT Geh a ¨ useseite SHR / RDT Nabenseite HBS < 1.
Figure imgb0001
The invention also relates to an arrangement with a diffuser of the design already defined, the arrangement having an impeller arranged upstream of the diffuser and a smaller distance between the rotor outlet edges of the impeller or the impeller blades and inlet edges of the diffuser guide blades on the housing side and on the hub side is. Particularly preferred The following also applies to the distance that the rotor trailing edges are arranged at a mean rotor trailing edge diameter and the following applies to the ratio RDT of the leading edge diameter of the diffuser to the mean rotor trailing edge diameter:
  • Leading edge (LEE) hub side (HBS):
    1.15 <RDT <1.3,
  • Leading edge (LEE) housing side (SHR):
    1.05 <RDT <1.15,
where: RDT Go a ¨ usagepage SHR / RDT Hub side HBS < 1.
Figure imgb0001

Grundsätzlich ist außerdem ein Verhältnis bzw. ein Abstand zwischen Laufrad und Diffusor vorgesehen, in der Weise, dass Rotoraustrittskanten der Laufradschaufeln des Laufrads an einem mittleren Rotoraustrittskantendurchmesser (TID) angeordnet sind und für das Verhältnis (RDT) Eintrittskantendurchmesser (DLE) zu mittlerem Rotoraustrittskantendurchmesser (TID) gilt: 1 , 04 < DLE / TRD < 1 , 1.

Figure imgb0002
In principle, a ratio or a distance between the impeller and diffuser is also provided in such a way that the rotor trailing edges of the impeller blades of the impeller are arranged on a mean rotor trailing edge diameter (TID) and for the ratio (RDT) leading edge diameter (DLE) to the mean rotor trailing edge diameter (TID) ) applies: 1 , 04 < DLE / TRD < 1 , 1.
Figure imgb0002

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Strömungsmaschine mit einer Anordnung der vorab definierten Art.The invention also relates to a turbomachine with an arrangement of the type defined above.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand verschiedener Figuren zum besseren Verständnis unter Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele illustriert. Es zeigen:

Figur 1
einen schematischen Längsschnitt entlang einer Drehachse durch eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Diffusor bzw. einer erfindungsgemäßen Anordnung,
Figur 2
einen Schnitt II-II entlang einer Hauptströmungsrichtung gemäß Figur 1,
Figur 3
das Detail III aus Figur 2,
Figur 4
eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine Strömungsmaschine beschränkt auf das Detail des Diffusors,
Figur 5
den Schnitt V-V aus Figur 4,
Figur 6
eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch einen Diffusor mit aufgeweiteter Diffusorkanalbreite,
Figur 7
wie Figur 6 aber mit Rippenleitschaufeln.
In the following, the invention is illustrated with the aid of various figures for better understanding, showing preferred exemplary embodiments. Show it:
Figure 1
a schematic longitudinal section along an axis of rotation through a turbomachine according to the invention with a diffuser according to the invention or an arrangement according to the invention,
Figure 2
a section II-II along a main flow direction according to Figure 1 ,
Figure 3
the detail III Figure 2 ,
Figure 4
a schematic representation of a longitudinal section through a turbomachine limited to the detail of the diffuser,
Figure 5
the section VV Figure 4 ,
Figure 6
a schematic representation of a longitudinal section through a diffuser with an expanded diffuser channel width,
Figure 7
like FIG. 6 but with ribbed guide vanes.

In den Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen funktionsgleiche Bauteile.In the figures, the same reference symbols denote functionally identical components.

Figur 1 zeigt eine Strömungsmaschine CMP mit einer Anordnung ARA mit einem Diffusor DFF und einem stromaufwärts des Diffusors DFF angeordneten Laufrad IMP. Das Laufrad IMP und der Diffusors DFF erstrecken sich ringförmig entlang einer Umfangsrichtung CDR einer Achse X mit einer Drehachse ROT. Das Laufrad IMP ist einer bestimmten Axialposition an einer um die Drehachse ROT bzw. die koaxial zur Drehachse ROT angeordnete Achse X drehbar gelagerte Welle SHT befestigt. Das Laufrad IMP weist eine Radscheibe HUB, Schaufeln BLD und eine Deckscheibe SHR auf, wobei die Schaufeln BLD Strömungskanäle ausbildend sich befestigt zwischen der Radscheibe HUB und der Deckscheibe SHR befinden. Ein Prozessfluid PFL wird axial angesaugt und in die Radialrichtung nach außen umgelenkt, wo es aus dem rotierenden Laufrad IMP im Betrieb austretend in einen statischen Diffusor DFF gelangt. Diffusorleitschaufeln VNS des statischen Diffusors DFF homogenisieren und korrigieren die Geschwindigkeitsverteilung des austretenden Prozessfluids PFL bevor es in eine Spirale VLT eingeleitet wird. Figure 1 shows a fluid flow machine CMP with an arrangement ARA with a diffuser DFF and an impeller IMP arranged upstream of the diffuser DFF. The impeller IMP and the diffuser DFF extend annularly along a circumferential direction CDR of an axis X with an axis of rotation ROT. The impeller IMP is fastened in a specific axial position to a shaft SHT which is rotatably mounted about the axis of rotation ROT or the axis X arranged coaxially to the axis of rotation ROT. The impeller IMP has a wheel disk HUB, blades BLD and a cover disk SHR, the blades BLD being attached between the wheel disk HUB and the cover disk SHR, forming flow channels. A process fluid PFL is sucked in axially and deflected outward in the radial direction, where it exits the rotating impeller IMP during operation and enters a static diffuser DFF. Diffuser guide vanes VNS of the static diffuser DFF homogenize and correct the speed distribution of the exiting process fluid PFL before it is introduced into a spiral VLT.

Der Diffusor DFF weist zwei axial begrenzende Diffusorbegrenzungswände LDW auf, zwischen denen sich entlang einer Schaufelhöhe AFH die Diffusorleitschaufeln VNS von einer Gehäuseseite CSS zu einer Nabenseite HBS hin erstrecken.The diffuser DFF has two axially delimiting diffuser delimiting walls LDW, between which there are along a blade height AFH, the diffuser guide vanes VNS extend from a housing side CSS to a hub side HBS.

Figur 2 zeigt einen Schnitt gemäß II-II der Figur 1 schematisch. Entgegen der dort illustrierten Umfangsrichtung CDR, in einer Rotationsrichtung RDR ist dort das Laufrad IMP rotierbar um die Achse X dargestellt. Schematisch sind die Schaufeln BLD des Laufrades IMP illustriert mit einer konkaven Druckseite PRS und einer konvexen Saugseite SCS - ebenso die Diffusorleitschaufeln VNS. Die Rotoraustrittskanten TRI der Laufradschaufeln BLD sind gegenüber dem Maximaldurchmesser IPD des Laufrads IMP etwas zurückversetzt auf einem Durchmesser TID. Stromabwärts befinden sich Eintrittskanten LEE der Diffusorleitschaufeln VNS auf einem Eintrittskantendurchmesser DLE. Figure 2 shows a section according to II-II of FIG Figure 1 schematic. In contrast to the circumferential direction CDR illustrated there, in a direction of rotation RDR, the impeller IMP is shown rotatable about the X axis. The blades BLD of the impeller IMP are schematically illustrated with a concave pressure side PRS and a convex suction side SCS - likewise the diffuser guide vanes VNS. The rotor trailing edges TRI of the impeller blades BLD are set back somewhat on a diameter TID compared to the maximum diameter IPD of the impeller IMP. Downstream there are leading edges LEE of the diffuser guide vanes VNS on a leading edge diameter DLE.

Die Diffusorleitschaufeln VNS weisen jeweils eine Austrittskante TRE auf, auf einem Austrittskantendurchmesser TRD. Die Diffusorleitschaufeln VNS erstrecken sich in Richtung der Schaufelhöhe AFH in der Illustration der Figur 1 zwischen den beiden Diffusorbegrenzungswänden LDW über die gesamte Diffusorkanalbreite ADW.The diffuser guide vanes VNS each have a trailing edge TRE on a trailing edge diameter TRD. The diffuser guide vanes VNS extend in the direction of the vane height AFH in the illustration of FIG Figure 1 between the two diffuser boundary walls LDW over the entire diffuser channel width ADW.

Figur 3 zeigt ein Detail, das in der Figur 2 mit III ausgewiesen ist. Die beiden dort abgebildeten exemplarischen Diffusorleitschaufeln VNS weisen für jede Position der Schaufelhöhe AFH in ihrer Anordnung zueinander eine Schaufelüberdeckung SLD auf, die definiert ist als das Verhältnis einer Profilsehnenlänge CHD der jeweiligen Diffusorleitschaufel VNS zur Umfangsteilung CCP der Anordnung der Diffusorleitschaufeln VNS. Hierbei ist es entscheidend, dass die Schaufelüberdeckungen SLD sich zwischen der Nabenseite HBS und der Gehäuseseite CSS unterscheiden. Es ist in der Figur 3 angedeutet durch die unterschiedlichen Teilungen einerseits auf der Gehäuseseite CSS mit der Teilung CCP und auf der Nabenseite ABS mit der Teilung CCP'. Der Teilungsunterschied ist nur gering, vielmehr fällt der Unterschied der beiden Profilsehnenlängen CHD, CHD' ins Gewicht mit einer gehäuseseitigen längeren Profilsehnenlänge CHD und einer nabenseitigen kürzeren Sehnenlänge CHD'. In Figur 1 ist hierzu auch der nabenseitig damit größer ausfallende Eintrittskantendurchmesser DLE' dargestellt. Figure 3 shows a detail that is in the Figure 2 is shown with III. The two exemplary diffuser guide vanes VNS shown there have a vane overlap SLD for each position of the vane height AFH in their arrangement to one another, which is defined as the ratio of a chord length CHD of the respective diffuser vane VNS to the circumferential pitch CCP of the arrangement of the diffuser vanes VNS. It is crucial here that the blade covers SLD differ between the hub side HBS and the housing side CSS. It's in the Figure 3 indicated by the different pitches on the one hand on the housing side CSS with the pitch CCP and on the hub side ABS with the pitch CCP '. The difference in pitch is only slight, rather the difference between the two chord lengths CHD, CHD 'is significant with a longer one on the housing side Profile chord length CHD and a hub-side shorter chord length CHD '. In Figure 1 the leading edge diameter DLE ', which is therefore larger on the hub side, is also shown.

Für jede Position entlang der Profilmittellinie SCL des Schaufelprofils der Diffusorleitschaufeln VNS ist ein Anstellwinkel PMA definiert als der mathematisch positive Winkel von der Umfangstangente CDT auf die Tangente PMD. Hierbei ist ein Eintrittskantenwinkel LEA ein Anstellwinkel PMA an der Eintrittskante LEE. Ein Austrittskantenwinkel EXA ist ein Anstellwinkel PMA an einer Austrittskante TRE der Diffusorleitschaufeln VNS. Für eine Differenz zwischen Eintrittskantenwinkel LEA und Austrittskantenwinkel EXA gemittelt über die Schaufelhöhe AFH gilt: 2 ° > LEA EXA > 15 ° .

Figure imgb0003
For each position along the profile center line SCL of the blade profile of the diffuser guide vanes VNS, an angle of attack PMA is defined as the mathematically positive angle from the circumferential tangent CDT to the tangent PMD. Here, a leading edge angle LEA is a pitch angle PMA at the leading edge LEE. An exit edge angle EXA is an angle of attack PMA at an exit edge TRE of the diffuser guide vanes VNS. The following applies to a difference between the leading edge angle LEA and the trailing edge angle EXA averaged over the blade height AFH: - 2 ° > LEA - EXA > 15th ° .
Figure imgb0003

Der Eintrittskantenwinkel LEA variiert über die Schaufelhöhe AFH. Hierbei beträgt der Eintrittskantenwinkel LEA an der Gehäuseseite CSS zwischen 10° und 20°. An der Nabenseite HBS beträgt der Eintrittskantenwinkel LEA zwischen 20° und 35°. Der Austrittskantenwinkel EXA ist über die gesamte Schaufelhöhe AFH weitestgehend konstant und unterscheidet sich zwischen der Nabenseite HBS und der Gehäuseseite CSS um höchstens 2°.The leading edge angle LEA varies over the blade height AFH. The leading edge angle LEA on the CSS side is between 10 ° and 20 °. On the hub side HBS, the leading edge angle LEA is between 20 ° and 35 °. The trailing edge angle EXA is largely constant over the entire blade height AFH and differs between the hub side HBS and the housing side CSS by a maximum of 2 °.

Die Figur 4 und 5 auch die Figur 7 zeigen unterschiedliche Ansichten einer Ausführung mit stromaufwärts der Diffusorleitschaufeln VNS angeordneten Rippenleitschaufeln RPV, die sich ausgehend von der Gehäuseseite CSS entlang 25% bis 50% der Diffusorkanalbreite ADW in Richtung der Nabenseite HBS erstrecken. Analog zu der Illustration der Figur 3 ist auch für die Rippenleitschaufeln RPV ein Rippenanstellwinkel RMA definiert als der mathematisch positive Winkel von der Umfangstangente CDT auf die Rippentangente RMT an der Rippenprofilmitte RHD. Ein Rippeneintrittswinkel REA ist ein Rippenanstellwinkel RMA an der Rippeneintrittskante REE. Für den Rippeneintrittswinkel REA gilt:
14° > REA > 22°.
The Figure 4 and FIG. 7 also shows different views of an embodiment with ribbed guide vanes RPV arranged upstream of the diffuser guide vanes VNS, which extend from the housing side CSS along 25% to 50% of the diffuser channel width ADW in the direction of the hub side HBS. Analogous to the illustration of Figure 3 For the rib guide vanes RPV, a rib angle of attack RMA is also defined as the mathematically positive angle from the circumferential tangent CDT to the rib tangent RMT at the rib profile center RHD. A rib entry angle REA is a rib setting angle RMA at the rib entry edge REE. The following applies to the rib entry angle REA:
14 °>REA> 22 °.

Ein Rippenaustrittswinkel RXA ist ein Rippenanstellwinkel RMA an einer Rippenaustrittskante RRE der Rippenleitschaufeln RPV. Für die Differenz RFA zwischen Rippeneintrittswinkel REA und Rippenaustrittswinkel RXA gemittelt über die Schaufelhöhe AFH gilt: -4° > RNA -RXA > 10°.A rib exit angle RXA is a rib angle of attack RMA at a rib exit edge RRE of the rib guide vanes RPV. For the difference RFA between the rib entry angle REA and the rib exit angle RXA averaged over the blade height AFH, the following applies: -4 °> RNA -RXA> 10 °.

Wie dies auch in den Figuren 1 und 6 gezeigt ist, ist ein geringerer Abstand zwischen Rotoraustrittskanten TRI der Laufradschaufeln BLD des Laufrades IMP und den Eintrittskanten LEE der Diffusorleitschaufeln VNS auf der Gehäuseseite CSS vorgesehen als auf der Nabenseite HBS.As in the Figures 1 6 and 6, a smaller distance is provided between the rotor trailing edges TRI of the impeller blades BLD of the impeller IMP and the leading edges LEE of the diffuser guide vanes VNS on the housing side CSS than on the hub side HBS.

Figur 6 zeigt eine Aufweitung des Axialabstandes zwischen axialen Diffusorbegrenzungswänden LDW mit zunehmender radialer Erstreckung. Hierbei bedeuten ein Eintrittskantenaxialabstand ALE der mittlere Axialabstand AXD zwischen axialen Diffusorbegrenzungswänden LDW im Bereich der Eintrittskante LEE der Diffusorleitschaufeln VNS und ein Austrittskantenaxialabstand ATE der mittlere Axialabstand AXD zwischen axialen Diffusorbegrenzungswänden LDW im Bereich der Austrittskante TRE der Diffusorleitschaufeln VNS. Vorteilhaft weitet sich in radialer Richtung der Axialabstand AXD zwischen axialen Diffusorbegrenzungswänden LDW axial derart auf, so dass der Eintrittskantenaxialabstand ALE kleiner ist als der Austrittskantenaxialabstand ATE.FIG. 6 shows an expansion of the axial distance between the axial diffuser boundary walls LDW with increasing radial extent. Here, a leading edge axial distance ALE means the mean axial distance AXD between axial diffuser delimiting walls LDW in the area of the leading edge LEE of the diffuser guide vanes VNS and an exit edge axial distance ATE means the mean axial distance AXD between axial diffuser delimiting walls LDW in the region of the trailing edge TRE of the diffuser guide vanes VNS. Advantageously, the axial distance AXD between axial diffuser boundary walls LDW expands axially in such a way that the leading edge axial distance ALE is smaller than the trailing edge axial distance ATE.

Hierbei sind die Diffusorbegrenzungswände LDW derart ausgebildet, dass auf der Nabenseite HBS die Diffusorbegrenzungswand LDW weniger schräg zur Radialrichtung sich erstreckt als die Diffusorbegrenzungswand LDW auf der Gehäuseseite SHR. Dadurch ergibt sich eine mindestens 80% axiale Ausweitung ausschließlich aus der Schrägstellung der Diffusorbegrenzungswand LDW auf der Gehäuseseite CSS.Here, the diffuser boundary walls LDW are designed in such a way that the diffuser boundary wall LDW extends less obliquely to the radial direction on the hub side HBS than the diffuser boundary wall LDW on the housing side SHR. This results in an axial expansion of at least 80% exclusively from the inclination of the diffuser boundary wall LDW on the CSS side of the housing.

Figur 7 zeigt die Kombination der axialen Aufweitung der Diffusorkanalbreite bzw. der schräg gestellten gehäuseseitigen Diffusorbegrenzungswand LDW mit der Anordnung der Rippenleitschaufeln RPV stromaufwärts der Diffusorleitschaufeln VNS.FIG. 7 shows the combination of the axial widening of the diffuser channel width or the inclined housing-side diffuser boundary wall LDW with the arrangement of the ribbed guide vanes RPV upstream of the diffuser guide vanes VNS.

Claims (14)

Diffusor (DFF) für eine Strömungsmaschine (CMP) mit einem Laufrad (IMP),
wobei der Diffusor (DFF) sich ringförmig um eine Achse (X) entlang einer Umfangsrichtung (CDR) erstreckt,
wobei der Diffusor (DFF) eine Mehrzahl von Diffusorleitschaufeln (VNS) aufweist,
wobei sich die Diffusorleitschaufeln (VNS) entlang der Schaufelhöhe (AFH) zwischen zwei Diffusorbegrenzungswänden (LDW) von einer Diffusorbegrenzungswand (LDW) an einer Gehäuseseite (CSS) zu einer Diffusorbegrenzungswand (LDW) an einer Nabenseite (HBS) erstrecken,
wobei die Diffusorleitschaufeln (VNS) für jede Position der Schaufelhöhe (AFH) eine Schaufelüberdeckung (SLD) aufweisen, die definiert ist als das Verhältnis einer Profilsehnenlänge (CHD, CHD') der jeweiligen Diffusorleitschaufel (VNS) zur Umfangsteilung (CCP) der Anordnung der Diffusorleitschaufeln (VNS),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaufelüberdeckung (SLD) sich zwischen der Nabenseite (HBS) und der Gehäuseseite (CSS) unterscheiden.
Diffuser (DFF) for a fluid flow machine (CMP) with an impeller (IMP),
wherein the diffuser (DFF) extends annularly around an axis (X) along a circumferential direction (CDR),
wherein the diffuser (DFF) has a plurality of diffuser guide vanes (VNS),
wherein the diffuser guide vanes (VNS) extend along the vane height (AFH) between two diffuser boundary walls (LDW) from a diffuser boundary wall (LDW) on a housing side (CSS) to a diffuser boundary wall (LDW) on a hub side (HBS),
wherein the diffuser guide vanes (VNS) for each position of the vane height (AFH) have a vane cover (SLD) which is defined as the ratio of a profile chord length (CHD, CHD ') of the respective diffuser guide vane (VNS) to the circumferential pitch (CCP) of the arrangement of the diffuser guide vanes (VNS),
characterized in that
the blade overlap (SLD) differ between the hub side (HBS) and the housing side (CSS).
Diffusor (DFF) nach Anspruch 1, wobei der Eintrittskantendurchmesser (DLE) an der Gehäuseseite (CSS) und Nabenseite (HBS) unterschiedlich sind.Diffuser (DFF) according to claim 1, wherein the leading edge diameter (DLE) on the housing side (CSS) and hub side (HBS) are different. Diffusor (DFF) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schaufelüberdeckung (SLD) auf der Nabenseite (HBS) zwischen 0,5 und 0,8 und auf der Gehäuseseite (CSS) zwischen 0,7 und 1,0 beträgt.Diffuser (DFF) according to Claim 1 or 2, the blade overlap (SLD) on the hub side (HBS) being between 0.5 and 0.8 and on the housing side (CSS) between 0.7 and 1.0. Diffusor (DFF) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Diffusorleitschaufeln (VNS) ein gewölbtes und profiliertes Profil aufweisen.Diffuser (DFF) according to claim 1, 2 or 3, wherein the diffuser guide vanes (VNS) have an arched and profiled profile. Diffusor (DFF) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei, wobei für jede Position entlang der Profilmittellinie des Schaufelprofils der Diffusorleitschaufeln (VNS) ein Anstellwinkel (PMA) definiert ist als der mathematisch positive Winkel von der Umfangstangente (CDT) auf die Tangente (PMT) an der Profilmittellinie (SCL),
wobei ein Eintrittskantenwinkel (LEA) ein Anstellwinkel (PMA) an der Eintrittskante (LEE) ist,
wobei ein Austrittskantenwinkel (EXA) ein Anstellwinkel (PMA) an einer Austrittskante (TRE) der Diffusorleitschaufeln (VNS) ist,
wobei für die Differenz (DFA) zwischen Eintrittskantenwinkel (LEA) und Austrittskantenwinkel (EXA) gemittelt über die Schaufelhöhe (AFH) gilt: -2° < LEA-EXA < 15°.
Diffuser (DFF) according to at least one of claims 1 to 4,
wherein, for each position along the profile center line of the blade profile of the diffuser guide vanes (VNS), an angle of attack (PMA) is defined as the mathematically positive angle from the circumferential tangent (CDT) to the tangent (PMT) on the profile center line (SCL),
where a leading edge angle (LEA) is an angle of attack (PMA) at the leading edge (LEE),
wherein a trailing edge angle (EXA) is an angle of attack (PMA) at a trailing edge (TRE) of the diffuser guide vanes (VNS),
where for the difference (DFA) between the leading edge angle (LEA) and the trailing edge angle (EXA) averaged over the blade height (AFH) the following applies: -2 ° <LEA-EXA <15 °.
Diffusor (DFF) nach Anspruch 7, wobei der Eintrittskantenwinkel (LEA) über die Schaufelhöhe (AFH) variiert.Diffuser (DFF) according to Claim 7, the leading edge angle (LEA) varying over the blade height (AFH). Diffusor (DFF) nach Anspruch 8,
wobei der Eintrittskantenwinkel (LEA) an der Gehäuseseite (CSS) zwischen 10° und 20° beträgt,
wobei der Eintrittskantenwinkel (LEA) an der Nabenseite (HBS) zwischen 20° und 35° beträgt.
Diffuser (DFF) according to claim 8,
where the leading edge angle (LEA) on the housing side (CSS) is between 10 ° and 20 °,
The leading edge angle (LEA) on the hub side (HBS) is between 20 ° and 35 °.
Diffusor (DFF) nach mindestens einem der Ansprüche 5,6,7, wobei die Austrittskantenwinkel (EXA) an der Nabenseite (HBS) und Gehäuseseite (CSS) sich um höchstens 2° unterscheiden.Diffuser (DFF) according to at least one of claims 5,6,7, wherein the exit edge angle (EXA) on the hub side (HBS) and housing side (CSS) differ by at most 2 °. Diffusor (DFF) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 - 8,
wobei ein Eintrittskantenaxialabstand (ALE) der mittlere Axialabstand (AXD) zwischen axialen Diffusorbegrenzungswänden (LDW) im Bereich der Eintrittskante (LEE) der Diffusorleitschaufeln (VNS) ist,
wobei ein Austrittskantenaxialabstand (ATE) der mittlere Axialabstand (AXD) zwischen axialen Diffusorbegrenzungswänden (LDW) im Bereich der Austrittskante (TRE) der Diffusorleitschaufeln (VNS) ist,
kleiner ist als der Austrittskantenaxialabstand (ATE), wobei sich in radialer Richtung der Axialabstand (AXD) zwischen axialen Diffusorbegrenzungswänden (LDW) axial aufweitet, so dass der Eintrittskantenaxialabstand (ALE) kleiner ist als der Austrittskantenaxialabstand (ATE).
Diffuser (DFF) according to at least one of the preceding claims 1 - 8,
where a leading edge axial distance (ALE) is the mean axial distance (AXD) between axial diffuser boundary walls (LDW) in the area of the leading edge (LEE) of the diffuser guide vanes (VNS),
where a trailing edge axial distance (ATE) is the mean axial distance (AXD) between axial diffuser boundary walls (LDW) in the area of the trailing edge (TRE) of the diffuser guide vanes (VNS),
is smaller than the trailing edge axial distance (ATE), wherein the axial distance (AXD) between axial diffuser boundary walls (LDW) widens axially in the radial direction, so that the leading edge axial distance (ALE) is smaller than the trailing edge axial distance (ATE).
Diffusor (DFF) nach Anspruch 9,
wobei die Diffusorbegrenzungswand (LDW) auf der Nabenseite (HBS) sich weniger schräg zur Radialrichtung erstreckt als die Diffusorbegrenzungswand (LDW) auf der Gehäuseseite (SHR), derart, dass mindestens 80% der axialen Aufweitung sich aus der Schrägstellung der Diffusorbegrenzungswand (LDW) auf der Gehäuseseite (SHR) ergibt.
Diffuser (DFF) according to claim 9,
wherein the diffuser boundary wall (LDW) on the hub side (HBS) extends less obliquely to the radial direction than the diffuser boundary wall (LDW) on the housing side (SHR), in such a way that at least 80% of the axial expansion results from the inclination of the diffuser boundary wall (LDW) the housing side (SHR) results.
Anordnung (ARA) mit einem Diffusor (DFF) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 - 10 und einem stromaufwärts angeordneten Laufrad (IMP), wobei ein geringerer Abstand zwischen Rotoraustrittskanten (TRI) der Laufradschaufeln (BLD) des Laufrads (IMP) und Eintrittskanten (LEE) der Diffusorleitschaufeln (VNS) auf der Gehäuseseite (CSS) als auf der Nabenseite (HBS) vorgesehen ist.Arrangement (ARA) with a diffuser (DFF) according to at least one of the preceding claims 1 - 10 and an impeller (IMP) arranged upstream, with a smaller distance between the rotor trailing edges (TRI) of the impeller blades (BLD) of the impeller (IMP) and leading edges ( LEE) of the diffuser guide vanes (VNS) is provided on the housing side (CSS) than on the hub side (HBS). Anordnung (ARA) nach Anspruch 11, wobei die Rotoraustrittskanten (TRI) an einem mittleren Rotoraustrittskantendurchmesser (TID) angeordnet sind und für das Verhältnis (RDT) Eintrittskantendurchmesser (DLE) zu mittlerem Rotoraustrittskantendurchmesser (TID) gilt für: die Eintrittskanten (LEE) auf der Nabenseite (HBS) 1.15 < RDT < 1.3, die Eintrittskanten (LEE) Gehäuseseite (SHR) 1.05 < RDT < 1.15, wobei gilt RDT(Gehäuseseite (SHR))/ RDT(Nabenseite (HBS))<1. Arrangement (ARA) according to claim 11, wherein the rotor trailing edges (TRI) are arranged on a mean rotor trailing edge diameter (TID) and the ratio (RDT) leading edge diameter (DLE) to the mean rotor trailing edge diameter (TID) applies to: the leading edges (LEE) on the hub side (HBS) 1.15 <RDT <1.3, the leading edges (LEE) housing side (SHR) 1.05 <RDT <1.15, where RDT (housing side (SHR)) / RDT (hub side (HBS)) <1 applies . Anordnung (ARA) mit einem Diffusor (DFF) nach Anspruch 12 und einem stromaufwärts angeordneten Laufrad (IMP), wobei Rotoraustrittskanten (TRE) der Laufradschaufeln (BLD) des Laufrads (IMP) an einem mittleren Rotoraustrittskantendurchmesser (TID) angeordnet sind und für das Verhältnis (RDT) Eintrittskantendurchmesser (DLE) zu mittlerem Rotoraustrittskantendurchmesser (TID) gilt: 1.04 < DLE/TID < 1.1.Arrangement (ARA) with a diffuser (DFF) according to claim 12 and an impeller (IMP) arranged upstream, with rotor trailing edges (TRE) of the impeller blades (BLD) of the impeller (IMP) being arranged on a mean rotor trailing edge diameter (TID) and for the ratio (RDT) Leading Edge Diameter (DLE) for the mean rotor trailing edge diameter (TID) the following applies: 1.04 <DLE / TID <1.1. Strömungsmaschine (CMP) mit einer Anordnung (ARA) nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13.Fluid flow machine (CMP) with an arrangement (ARA) according to at least one of Claims 11 to 13.
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