EP3954875A2 - Guide vane, compressor stage, turbomachine and method for operating a turbomachine - Google Patents

Guide vane, compressor stage, turbomachine and method for operating a turbomachine Download PDF

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EP3954875A2
EP3954875A2 EP21187375.7A EP21187375A EP3954875A2 EP 3954875 A2 EP3954875 A2 EP 3954875A2 EP 21187375 A EP21187375 A EP 21187375A EP 3954875 A2 EP3954875 A2 EP 3954875A2
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EP
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airfoil
profile
axis
contour
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EP3954875B1 (en
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Sergio Elorza Gomez
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MTU Aero Engines AG
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Publication date
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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
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    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/542—Bladed diffusers
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/56—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/563—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable specially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the present invention relates to a guide vane, a compressor stage for a gas turbine and a turbomachine, in particular a gas turbine, with the guide vane and a method for operating the turbomachine, in particular a gas turbine.
  • An object of an embodiment of the present invention is to provide an improved guide vane and/or to improve the operation of a turbomachine, in particular a gas turbine.
  • Claims 6, 7 protect a compressor stage for a gas turbine or a turbomachine, in particular a gas turbine, with one or more guide vanes described here.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
  • a guide vane has an airfoil, which in turn has a first airfoil section and a second airfoil section, the first airfoil section being mounted reversibly rotatably, preferably rotatably, relative to the second airfoil section about an axis of rotation from a first position to a second position , is.
  • a compact, reliable, precise and/or mechanically and/or aerodynamically favorable adjusting kinematic system can be implemented by rotating about an axis of rotation.
  • the axis of rotation forms an angle with a radial direction that is at most 15°; in a further development, it extends in the radial direction.
  • particularly advantageous adjustment kinematics can be implemented in one embodiment.
  • an axial direction is parallel to a rotational or (Main) machine axis of a turbomachine, in particular gas turbine, for which or in which the guide vane is provided or arranged or used in one embodiment, a circumferential direction in one embodiment, a direction of rotation about this rotary or (main) machine axis, a Radial direction a direction perpendicular to the axial and circumferential direction or a direction (axis) that intersects the rotary or (main) machine axis perpendicularly.
  • a direction of flow is a direction of an intended or design flow and/or a direction from a leading edge to a trailing edge of the guide vane or its vane blade and/or parallel to the rotational or (Main) machine axis or axial direction and/or, in one embodiment parallel to the axis of rotation or (main) machine axis or axial direction, from an inlet to an outlet of the turbomachine, "upstream” therewith, in an embodiment in or with respect to or along the axial direction, towards the leading edge or inlet, "downstream” towards the trailing edge or outlet, in one embodiment in or with respect to or along the axial direction towards the trailing edge or outlet.
  • a leading edge is correspondingly an upstream edge or an edge closer to an entry
  • a trailing edge is correspondingly an edge downstream or an edge closer to an exit.
  • an upstream-most point of a section of an airfoil, or its first or second airfoil section is defined by a cylinder about the rotational or (Major) machine axis a leading edge and a most downstream point of this section, ie at the same radial height, a trailing edge of a profile (section) of this airfoil (section) s, the connecting line a (profile) chord of this profile (section) and the profile or the profile section itself is the, in particular flat, (cross) section that contains this (profile) chord and is perpendicular to a (straight line of) the shortest connection between the axis of rotation or (main) machine axis and (profile) chord.
  • radially consecutive profiles (sections) that are threaded along the threading axis define or form the airfoil or its outer contour and corresponding elements of these profiles (sections) as profiles (sections) of the first airfoil section or its Outer contour and other elements of these profiles (sections) as profile (sections) e the second airfoil section or its outer contour.
  • Profile and profile section can in particular be synonymous.
  • the axis of rotation is arranged outside of a profile (section) of the first airfoil section. In one embodiment, the axis of rotation is located outside of the airfoil.
  • a first portion of the suction side of the first airfoil section circumferentially overlies a portion of the pressure side of the second airfoil section, and in the second position a second portion of the suction side of the first airfoil section circumferentially overlays that portion of the pressure side of the second airfoil section instead.
  • the rotatable first airfoil section can be arranged upstream in a through-flow direction and the second airfoil section can be arranged downstream of the first airfoil section, seen in a through-flow direction.
  • variations in an inflow or incidence angle can advantageously be at least partially compensated in one embodiment, and pressure losses and/or losses in efficiency that are usually associated with such a variation can be reduced in one embodiment.
  • the rotatable first blade section can be arranged downstream in a flow direction and the second blade section can be arranged upstream of the first blade section, viewed in a flow direction. This allows the outflow condition to be advantageously varied.
  • a negative effect of a leakage (return) flow between the first and second airfoil section in particular the risk of this flow being separated from the suction side of the second airfoil section, can be reduced.
  • the first blade section is separated from the second blade section by a gap, in particular a contact gap or gap in which the first and second blade section contact one another, or a free gap or gap in which the first and second airfoil sections not contacting each other, separate or the first and second airfoil sections unconnected.
  • the first blade section is arranged on, in one embodiment, on at least one platform that can rotate about the axis of rotation, in one embodiment is rotatably mounted, in particular a turntable, in one embodiment on or on two radially opposite platforms or turntables, between which the first blade section is then arranged.
  • the first blade section is detachable with the or one or both platforms or turntables non-destructively, in particular frictionally and/or positively, or non-destructively detachable, in particular cohesively, connected or integrally formed.
  • the first blade section is arranged on the edge of the or one or both platforms or turntables.
  • a distance from the axis of rotation along the first contour section of the first airfoil section varies by at most 10%, in particular by 10% at most 5%, in one embodiment by at most 1%, in particular the first contour section can thus be a segment of a (first) circle around the axis of rotation.
  • a distance to the axis of rotation along the second contour section of the first airfoil section varies by a maximum of 10%, in particular by a maximum of 5%, in one embodiment by a maximum of 1%, in particular the second contour section can thus be a segment of, in particular the first, be a circle around the axis of rotation.
  • a distance from the axis of rotation along the pressure-side contour section of the second airfoil section varies by a maximum of 10%, in particular by a maximum of 5%, in one embodiment by a maximum of 1%, in particular the pressure-side contour section can thus be a segment of, in particular the first circle concentric, circle around the axis of rotation.
  • the first airfoil section has a conical or cylindrical area which has the first and second contour section(s), and/or the second airfoil section has a conical or cylindrical area, in particular congruent thereto, which has the or the has pressure-side contour sections.
  • the guide vane has an elastic and/or contacting seal in one embodiment, a lip seal or brush seal in one embodiment, which has a gap width between opposite areas of the first and second blade section in the first and/or second position is reduced or provided for this purpose, in particular set up or used.
  • the seal can in particular on the second airfoil section, in particular the pressure-side contour section of the second airfoil section, and/or on the first airfoil section, in particular on the first and/or second contour section of the first airfoil section.
  • the axis of rotation is arranged on the side of the pressure side of the airfoil or to the side of the pressure side of the airfoil.
  • the axis of rotation is arranged in one embodiment in the at least one profile section of the airfoil, in one embodiment in the axial direction, downstream after or upstream in front of a leading edge of the profile (section) of the second airfoil section. In one embodiment, the axis of rotation is located, in one embodiment in the axial direction, downstream of a leading edge of the second airfoil section.
  • the axis of rotation is arranged in one embodiment in the at least one profile section of the airfoil, in one embodiment in the axial direction, upstream in front of a trailing edge of the profile (section) of the second airfoil section. In one embodiment, the axis of rotation is located, in one embodiment in the axial direction, upstream of a trailing edge of the second airfoil section.
  • the axis of rotation is arranged in one embodiment in the first and/or second position in the at least one profile section of the airfoil, in one embodiment in the axial direction, downstream after a leading edge of the profile (section) of the first airfoil section. In one embodiment, the axis of rotation is located in the first and/or second position, in one embodiment in the axial direction, downstream of a leading edge of the first airfoil section.
  • the axis of rotation in the at least one profile section of the airfoil is outside of the profile section of the second Airfoil section arranged. In one embodiment, the axis of rotation is located outside of the second airfoil section.
  • an adjustment of the guide vane that is particularly advantageous, in particular aerodynamically and/or mechanically, and in one embodiment is low-loss, compact, simple and/or reliable, can be implemented.
  • the vane includes an outer shroud that is located radially outward of the airfoil in one embodiment and/or an inner shroud that is located radially inward of the airfoil in one embodiment.
  • the first airfoil section is mounted on the outer shroud so as to be rotatable about the axis of rotation in one embodiment via the or one of the platform(s).
  • the first airfoil section is mounted on the inner shroud so as to be rotatable about the axis of rotation, in one embodiment via the or other platform(s).
  • the second airfoil section is fixed, in particular non-rotatably, in one embodiment stationary, arranged on the outer shroud, in one embodiment with the outer shroud detachable non-destructively, in particular frictionally and/or positively, or non-destructively detachable, in particular cohesively, connected or formed integrally.
  • the second airfoil section is fixed, in particular non-rotatably, in one embodiment stationary, arranged on the inner shroud, in one embodiment with the inner shroud detachable non-destructively, in particular frictionally and/or positively, or non-destructively detachable, in particular cohesively, connected or formed integrally.
  • an adjustment of the guide vane that is particularly advantageous, in particular aerodynamically and/or mechanically, and in one embodiment is low-loss, compact, simple and/or reliable, can be implemented.
  • the present invention is particularly suitable for gas turbines and in particular their compressor stages and/or outlet guide vanes and is accordingly used in an embodiment for this purpose, particularly preferably as or in a compressor stage outlet guide vane (blade) of a gas turbine, in particular an aircraft engine gas turbine , but not limited to this.
  • the first vane section(s) thereof for or during the operation of a turbomachine, in particular a gas turbine, with one or more guide vanes described here, the first vane section(s) thereof, in one embodiment, synchronously, from the first to the second position adjusted or rotated.
  • an axial distance between a leading edge of the first airfoil section and a trailing edge of the second airfoil section of the guide vane(s) in the second position or an axial extension of the guide vane(s) in the second position is shorter than in the first position. Additionally or alternatively, in one embodiment, a distance in the circumferential direction between a leading edge of the first airfoil section and a leading or trailing edge or suction side of the second airfoil section of the vane(s) in the second position or an axial extent of the vane(s) in the second Position shorter than in the first position.
  • the first airfoil section of the guide vane or the first airfoil sections of the guide vanes is/are in or for operation in an operating point with a suction-side angle of attack(s) in the second position and/or in or for operation in an operating point with a pressure-side(re)n inflow angle into the first position.
  • the operation of the turbomachine, in particular the gas turbine, in particular its efficiency, can be improved.
  • the first blade section is preferably continuously in positions between the first and second position and/or or can be adjusted or rotated beyond the first and/or second position.
  • Figure 12 shows a profile section of an airfoil of a vane according to an embodiment of the present invention in a first position.
  • the airfoil has an upstream first airfoil section 10 which, in the profile section of FIG 1 has a profile (section) 11 with a suction side 12, and in a flow direction (from left to right in 1 ) Second airfoil section 20, which in the profile section of 1 a (en) profile (section) 21 has.
  • the second airfoil section 20 is fixedly arranged on an outer shroud 30 .
  • the first airfoil section 10 is separated from the second airfoil section by a gap S, in which a seal 22 arranged on the second airfoil section 20 is arranged, which reduces the gap width, at least essentially, to zero.
  • the first and second airfoil section can contact each other, likewise a free gap can be formed between them.
  • the first airfoil section 10 is arranged on a platform 40 which can be rotated about an axis of rotation D and is mounted on the outer shroud 30 so that it can be rotated about the axis of rotation D via this platform 40 .
  • the non-visible other end of the vane can be arranged in an analogous manner on an inner shroud or also be designed without an inner shroud.
  • the axis of rotation D is on the side of the pressure side (below in 1 ) and in the profile section of the 1 located outside the profile 11 of the first airfoil section 10, downstream after a leading edge 23, upstream in front of a trailing edge 24 and outside the profile 21 of the second airfoil section 20.
  • the suction side 12 of the profile 11 of the first airfoil section 10 has a first contour section 12A and a second contour section 12B adjoining it upstream, the profile 21 of the second airfoil section 20 has a pressure-side contour section 21A.
  • the first contour section 12A covers the pressure-side contour section 21A in the circumferential direction (vertically in 1 ).
  • a guide vane angle of attack changes to its suction side (up in 1 ) is shifted towards or towards the suction side, the first airfoil section 10 is moved about the axis of rotation D into the in 2 shown second position adjusted or (ver) rotated.
  • the second contour section 12B now covers the pressure-side contour section 21A in the circumferential direction (The first contour section 12A covers another (pressure-side) contour section of the profile (section) 21 of the second blade section 20).
  • the second contour section 12B relative to the second airfoil section 20 takes the place of the first contour section 12A.
  • the first airfoil section 10 is moved back into the in 1 shown first position moved back or (ver) rotated.
  • the first and second contour sections 12A, 12B are, at least essentially, circular segments of the same circle, the pressure-side contour section 21A, at least essentially, a circular segment of a circle concentric thereto, so that the distances r, R to the axis of rotation D along these contour sections, are, at least essentially, constant.
  • FIG. 3 shows the profile section of the 1 , where a point P2 is drawn, which is in a most upstream twentieth of the suction side (above in 3 ) of the second airfoil section 20 or profile (section) 21, i.e. a suction-side point in the area or near the leading edge 23.
  • suction-side tangent T2 is at point P2 (to the suction side of the second airfoil section 20 or profile (section) 21) and the suction-side tangent T1 is at point P1 (to the suction side of the first airfoil section 10 or profile (section) s 11 ) and the angle ⁇ between these two tangents T1, T2, which is more than 20°.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitschaufel, insbesondere Austrittsleitschaufel und/oder für eine Verdichterstufe einer Gasturbine, wobei die Schaufel ein Schaufelblatt mit einem ersten Schaufelblattabschnitt (10) und einem zweiten Schaufelblattabschnitt (20) aufweist und der erste Schaufelblattabschnitt relativ zu dem zweiten Schaufelblattabschnitt um eine Drehachse (D) reversibel von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung drehbar ist, wobei in wenigstens einem Profilschnitt des Schaufelblatts die Drehachse außerhalb eines Profils (11) des ersten Schaufelblattabschnitts angeordnet ist und/oder ein Profil des ersten Schaufelblattabschnitts eine Saugseite (12) mit einem ersten (12A) und einem, insbesondere daran anschließenden, zweiten Konturabschnitt (12B) und ein Profil (21) des zweiten Schaufelblattabschnitts einen druckseitigen Konturabschnitt (21A), den in der ersten Stellung der erste Konturabschnitt und in der zweiten Stellung stattdessen der zweite Konturabschnitt in Umfangsrichtung überdeckt, aufweisen und/oder ein Profil des zweiten Schaufelblattabschnitts in wenigstens einem Punkt (P2) in einem stromaufwärtigsten Zehntel seiner Saugseite eine saugseitige Tangente (T2) und ein Profil des ersten Schaufelblattabschnitts in einem diesem Punkt in der ersten oder zweiten Stellung nächstgelegenen Punkt eine Tangente (Tl) aufweisen, die miteinander einen Winkel (α) von wenigstens 20° bilden, und/oder wobei der erste Schaufelblattabschnitt von dem zweiten Schaufelblattabschnitt durch einen Spalt (S) getrennt und an wenigstens einer um die Drehachse drehbaren Plattform (40) angeordnet ist.The present invention relates to a guide vane, in particular an outlet guide vane and/or for a compressor stage of a gas turbine, the vane having an airfoil with a first airfoil section (10) and a second airfoil section (20) and the first airfoil section about an axis of rotation relative to the second airfoil section (D) is reversibly rotatable from a first position to a second position, wherein in at least one profile section of the airfoil the axis of rotation is arranged outside of a profile (11) of the first airfoil section and/or a profile of the first airfoil section has a suction side (12) with a first (12A) and a second contour section (12B), in particular adjoining it, and a profile (21) of the second airfoil section a pressure-side contour section (21A), which in the first position is the first contour section and in the second position the second contour section instead t circumferentially, and/or a profile of the second airfoil section at at least one point (P2) in an upstream tenth of its suction side has a suction side tangent (T2) and a profile of the first airfoil section at a point closest to that point in the first or second position point have a tangent (Tl) which form an angle (α) of at least 20° with one another, and/or wherein the first blade section is separated from the second blade section by a gap (S) and is attached to at least one platform (40 ) is arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitschaufel, eine Verdichterstufe für eine Gasturbine sowie eine Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, mit der Leitschaufel und ein Verfahren zum Betreiben der Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine,.The present invention relates to a guide vane, a compressor stage for a gas turbine and a turbomachine, in particular a gas turbine, with the guide vane and a method for operating the turbomachine, in particular a gas turbine.

Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Leitschaufel zur Verfügung zu stellen und/oder den Betrieb einer Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, zu verbessern.An object of an embodiment of the present invention is to provide an improved guide vane and/or to improve the operation of a turbomachine, in particular a gas turbine.

Diese Aufgabe wird durch eine Leitschaufel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Ansprüche 6, 7 stellen eine Verdichterstufe für eine Gasturbine bzw. eine Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, mit einer oder mehreren hier beschriebenen Leitschaufeln unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a guide vane with the features of claim 1 and a method with the features of claim 8. Claims 6, 7 protect a compressor stage for a gas turbine or a turbomachine, in particular a gas turbine, with one or more guide vanes described here. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Leitschaufel ein Schaufelblatt auf, welches seinerseits einen ersten Schaufelblattabschnitt und einen zweiten Schaufelblattabschnitt aufweist, wobei der erste Schaufelblattabschnitt relativ zu dem zweiten Schaufelblattabschnitt um eine Drehachse reversibel von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung drehbar, vorzugsweise drehbar gelagert, ist.According to one embodiment of the present invention, a guide vane has an airfoil, which in turn has a first airfoil section and a second airfoil section, the first airfoil section being mounted reversibly rotatably, preferably rotatably, relative to the second airfoil section about an axis of rotation from a first position to a second position , is.

Durch eine Verdrehung um eine Drehachse kann in einer Ausführung eine kompakte, zuverlässige, präzise und/oder mechanisch und/oder aerodynamisch günstige Verstellkinematik realisiert werden.In one embodiment, a compact, reliable, precise and/or mechanically and/or aerodynamically favorable adjusting kinematic system can be implemented by rotating about an axis of rotation.

In einer Ausführung bildet die Drehachse mit einer Radialrichtung einen Winkel, der höchstens 15° beträgt, in einer Weiterbildung erstreckt sie sich in Radialrichtung. Dadurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte Verstellkinematik realisiert werden.In one embodiment, the axis of rotation forms an angle with a radial direction that is at most 15°; in a further development, it extends in the radial direction. As a result, particularly advantageous adjustment kinematics can be implemented in one embodiment.

Eine Axialrichtung ist in einer Ausführung parallel zu einer Dreh- bzw.
(Haupt)Maschinenachse einer Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, für die bzw. in der die Leitschaufel in einer Ausführung vorgesehen bzw. angeordnet ist bzw. verwendet wird, eine Umfangsrichtung in einer Ausführung eine Rotationsrichtung um diese Dreh- bzw. (Haupt)Maschinenachse, eine Radialrichtung eine Richtung senkrecht zur Axial- und Umfangsrichtung bzw. eine Richtung(sachse), die die Dreh- bzw. (Haupt)Maschinenachse senkrecht schneidet. Eine Durchströmungsrichtung ist in einer Ausführung eine Richtung einer vorgesehenen bzw. Auslegungsdurchströmung und/oder eine Richtung von einer Vorder- zu einer Hinterkante der Leitschaufel bzw. ihres Schaufelblatts und/oder parallel zur Dreh- bzw.
(Haupt)Maschinenachse bzw. Axialrichtung und/oder, in einer Ausführung parallel zur Dreh- bzw. (Haupt)Maschinenachse bzw. Axialrichtung, von einem Eintritt zu einem Austritt der Turbomaschine, "stromaufwärtig" damit, in einer Ausführung in bzw. bezüglich bzw. längs der axialen Richtung, in Richtung zur Vorderkante bzw. zum Eintritt hin, "stromabwärtig" in Richtung zur Hinterkante bzw. zum Austritt hin, in einer Ausführung in bzw. bezüglich bzw. längs der axialen Richtung zur Hinterkante bzw. zum Austritt hin. Eine Vorderkante ist entsprechend eine stromaufwärtige(re) bzw. einem Eintritt nähere Kante, eine Hinterkante entsprechend eine stromabwärtige(re) bzw. einem Austritt nähere Kante. In einer Ausführung ist ein stromaufwärtigster Punkt eines Schnitts eines Schaufelblatts bzw. seines ersten bzw. zweiten Schaufelblattabschnitts mit einem Zylinder um die Dreh- bzw.
(Haupt)Maschinenachse eine Vorderkante und ein stromabwärtigster Punkt dieses Schnitts, d.h. auf gleicher radialer Höhe, eine Hinterkante eines Profil(schnitt)s dieses Schaufelblatt(abschnitt)s, die Verbindungslinie eine (Profil)Sehne dieses Profil(schnitt)s und das Profil bzw. der Profilschnitt selber der, insbesondere ebene, (Quer)schnitt, der diese (Profil)Sehne enthält und auf einer (Geraden der) kürzesten Verbindung zwischen Dreh- bzw. (Haupt)Maschinenachse und (Profil)Sehne senkrecht steht. In einer Ausführung definieren bzw. bilden radial aufeinanderfolgende, in einer Ausführung längs der Fädelachse aufgefädelte, Profil(schnitt)e das Schaufelblatt bzw. seine Außenkontur und entsprechend Elemente dieser Profil(schnitt)e als Profil(schnitt)e den ersten Schaufelblattabschnitt bzw. dessen Außenkontur und andere Elemente dieser Profil(schnitt)e als Profil(schnitt)e den zweiten Schaufelblattabschnitt bzw. dessen Außenkontur. Profil und Profilschnitt können insbesondere gleichbedeutend sein.In one embodiment, an axial direction is parallel to a rotational or
(Main) machine axis of a turbomachine, in particular gas turbine, for which or in which the guide vane is provided or arranged or used in one embodiment, a circumferential direction in one embodiment, a direction of rotation about this rotary or (main) machine axis, a Radial direction a direction perpendicular to the axial and circumferential direction or a direction (axis) that intersects the rotary or (main) machine axis perpendicularly. In one embodiment, a direction of flow is a direction of an intended or design flow and/or a direction from a leading edge to a trailing edge of the guide vane or its vane blade and/or parallel to the rotational or
(Main) machine axis or axial direction and/or, in one embodiment parallel to the axis of rotation or (main) machine axis or axial direction, from an inlet to an outlet of the turbomachine, "upstream" therewith, in an embodiment in or with respect to or along the axial direction, towards the leading edge or inlet, "downstream" towards the trailing edge or outlet, in one embodiment in or with respect to or along the axial direction towards the trailing edge or outlet. A leading edge is correspondingly an upstream edge or an edge closer to an entry, a trailing edge is correspondingly an edge downstream or an edge closer to an exit. In one embodiment, an upstream-most point of a section of an airfoil, or its first or second airfoil section, is defined by a cylinder about the rotational or
(Major) machine axis a leading edge and a most downstream point of this section, ie at the same radial height, a trailing edge of a profile (section) of this airfoil (section) s, the connecting line a (profile) chord of this profile (section) and the profile or the profile section itself is the, in particular flat, (cross) section that contains this (profile) chord and is perpendicular to a (straight line of) the shortest connection between the axis of rotation or (main) machine axis and (profile) chord. In one embodiment, radially consecutive profiles (sections) that are threaded along the threading axis define or form the airfoil or its outer contour and corresponding elements of these profiles (sections) as profiles (sections) of the first airfoil section or its Outer contour and other elements of these profiles (sections) as profile (sections) e the second airfoil section or its outer contour. Profile and profile section can in particular be synonymous.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in einem oder mehreren Profil(schnitt)en des Schaufelblatts die Drehachse außerhalb eines Profil(schnitt)s des ersten Schaufelblattabschnitts angeordnet. In einer Ausführung ist die Drehachse außerhalb des Schaufelblatts angeordnet.According to an embodiment of the present invention, in one or more profiles of the airfoil, the axis of rotation is arranged outside of a profile (section) of the first airfoil section. In one embodiment, the axis of rotation is located outside of the airfoil.

Dadurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte Verstellkinematik realisiert werden.As a result, particularly advantageous adjustment kinematics can be implemented in one embodiment.

Zusätzlich oder alternativ weisen nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem oder mehreren Profil(schnitt)en des Schaufelblatts

  • ein Profil(schnitt) des ersten Schaufelblattabschnitts eine Saugseite mit einem ersten und einem, in einer Ausführung daran, insbesondere stromaufwärts, anschließenden, zweiten Konturabschnitt und
  • ein Profil(schnitt) des zweiten Schaufelblattabschnitts einen druckseitigen Konturabschnitt auf,
    wobei
  • in der ersten Stellung der erste Konturabschnitt des ersten Schaufelblattabschnitts den druckseitigen Konturabschnitt des zweiten Schaufelblattabschnitts in Umfangsrichtung überdeckt und
  • in der zweiten Stellung stattdessen der zweite Konturabschnitt des ersten Schaufelblattabschnitts den druckseitigen Konturabschnitt des zweiten Schaufelblattabschnitts in Umfangsrichtung überdeckt.
Additionally or alternatively, according to an embodiment of the present invention, in one or more profiles (sections) of the airfoil
  • a profile (section) of the first airfoil section, a suction side with a first and, in one embodiment, a second contour section adjoining it, in particular upstream, and
  • a profile (section) of the second airfoil section on a pressure-side contour section,
    whereby
  • in the first position, the first contour section of the first airfoil section overlaps the pressure-side contour section of the second airfoil section in the circumferential direction, and
  • in the second position, instead, the second contour section of the first airfoil section covers the pressure-side contour section of the second airfoil section in the circumferential direction.

In einer Ausführung überdeckt in der ersten Stellung ein erster Abschnitt der Saugseite des ersten Schaufelblattabschnitts einen Abschnitt der Druckseite des zweiten Schaufelblattabschnitts in Umfangsrichtung und in der zweiten Stellung stattdessen ein zweiter Abschnitt der Saugseite des ersten Schaufelblattabschnitts diesen Abschnitt der Druckseite des zweiten Schaufelblattabschnitts in Umfangsrichtung. Dadurch kann in einer Ausführung eine, insbesondere aerodynamisch und/oder mechanisch, besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme, kompakte, einfache und/oder zuverlässige, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.In one embodiment, in the first position, a first portion of the suction side of the first airfoil section circumferentially overlies a portion of the pressure side of the second airfoil section, and in the second position a second portion of the suction side of the first airfoil section circumferentially overlays that portion of the pressure side of the second airfoil section instead. As a result, in one embodiment, an adjustment of the guide vane that is particularly advantageous, in particular aerodynamically and/or mechanically, and in one embodiment is low-loss, compact, simple and/or reliable, can be implemented.

Gemäß einer Ausführungsform kann der drehbare erste Schaufelblattabschnitt in einer Durchströmungsrichtung stromaufwärtig und der zweite Schaufelblattabschnitt in einer Durchströmungsrichtung gesehen stromabwärtig des ersten Schaufelblattabschnitts angeordnet sein.According to one embodiment, the rotatable first airfoil section can be arranged upstream in a through-flow direction and the second airfoil section can be arranged downstream of the first airfoil section, seen in a through-flow direction.

Durch eine Verstellung des stromaufwärtigen ersten Schaufelblattabschnitts gegenüber dem stromabwärtigen zweiten Schaufelblattabschnitt können in einer Ausführung vorteilhaft Variationen eines Anström- bzw. Inzidenzwinkels wenigstens teilweise kompensiert, in einer Ausführung mit einer solchen Variation üblicherweise einhergehende Druckverluste und/oder Wirkungsgradeinbußen reduziert werden.By adjusting the upstream first airfoil section relative to the downstream second airfoil section, variations in an inflow or incidence angle can advantageously be at least partially compensated in one embodiment, and pressure losses and/or losses in efficiency that are usually associated with such a variation can be reduced in one embodiment.

Gemäß einer weiteren und ggf. unabhängig zu beanspruchenden Ausführungsform kann der drehbare erste Schaufelblattabschnitt in einer Durchströmungsrichtung stromabwärtig und der zweite Schaufelblattabschnitt in einer Durchströmungsrichtung gesehen dem ersten Schaufelblattabschnitts stromaufwärts vorgelagert angeordnet sein. Dies erlaubt die Abströmbedingung vorteilhaft zu variieren.According to a further embodiment that may be claimed independently, the rotatable first blade section can be arranged downstream in a flow direction and the second blade section can be arranged upstream of the first blade section, viewed in a flow direction. This allows the outflow condition to be advantageously varied.

Zusätzlich oder alternativ weist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem oder mehreren Profil(schnitt)en des Schaufelblatts

  • ein, insbesondere das/der, Profil(schnitt) des zweiten Schaufelblattabschnitts in wenigstens einem Punkt, der in einem stromaufwärtigsten bzw. vorderkantennächsten Zehntel, in einer Ausführung in einem stromaufwärtigsten bzw. vorderkantennächsten Zwanzigstel, einer bzw. der Saugseite dieses Profil(schnitt)s des zweiten Schaufelblattabschnitts liegt, eine saugseitige Tangente (an das Profil bzw. den Profilschnitt des zweiten Schaufelblattabschnitts) auf; und
  • ein, insbesondere das/der, Profil(schnitt) des ersten Schaufelblattabschnitts in einem (saugseitigen) Punkt, der diesem Punkt der Saugseite des Profil(schnitt)s des zweiten Schaufelblattabschnitts in der ersten oder zweiten Stellung am nächsten gelegen ist, eine Tangente (an das Profil bzw. den Profilschnitt des ersten Schaufelblattabschnitts) auf, die mit dieser saugseitigen Tangente einen Winkel von wenigstens 20° bildet.
Additionally or alternatively, according to one embodiment of the present invention, in one or more profiles (sections) of the airfoil
  • a, in particular the, profile (section) of the second airfoil section in at least one point, in a most upstream or leading edge next tenth, in one embodiment in a most upstream or leading edge next twentieth, one or the suction side of this profile (section). of the second airfoil section lies a suction side tangent (to the profile or profile section of the second airfoil section); and
  • a, in particular the, profile (section) of the first airfoil section at a (suction-side) point which is closest to this point on the suction side of the profile (section) of the second airfoil section in the first or second position, a tangent (at the profile or profile section of the first airfoil section) which forms an angle of at least 20° with this suction-side tangent.

Dadurch kann in einer Ausführung eine negativer Effekt einer Leckage(rück)strömung zwischen erstem und zweiten Schaufelblattabschnitt, insbesondere die Gefahr einer Ablösung dieser Strömung von der Saugseite des zweiten Schaufelblattabschnitts, reduziert werden.As a result, in one embodiment, a negative effect of a leakage (return) flow between the first and second airfoil section, in particular the risk of this flow being separated from the suction side of the second airfoil section, can be reduced.

Zusätzlich oder alternativ sind nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung der erste Schaufelblattabschnitt von dem zweiten Schaufelblattabschnitt durch einen Spalt, insbesondere einen Kontaktspalt bzw. Spalt, in dem der erste und zweite Schaufelblattabschnitt einander kontaktieren, oder einen freien Spalt bzw. Spalt, in dem der erste und zweite Schaufelblattabschnitt einander nicht kontaktieren, getrennt bzw. der erste und zweite Schaufelblattabschnitt unverbunden.Additionally or alternatively, according to one embodiment of the present invention, the first blade section is separated from the second blade section by a gap, in particular a contact gap or gap in which the first and second blade section contact one another, or a free gap or gap in which the first and second airfoil sections not contacting each other, separate or the first and second airfoil sections unconnected.

Zusätzlich oder alternativ ist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung der erste Schaufelblattabschnitt an, in einer Ausführung auf, wenigstens einer um die Drehachse drehbaren, in einer Ausführung drehbar gelagerten, Plattform, insbesondere einem Drehteller angeordnet, in einer Ausführung an bzw. auf zwei einander radial gegenüberliegenden Plattformen bzw. Drehtellern, zwischen denen dann der erste Schaufelblattabschnitt angeordnet ist. In einer Ausführung ist der erste Schaufelblattabschnitt mit der bzw. einer oder beiden Plattformen bzw. Drehtellern zerstörungsfrei lösbar, insbesondere reib- und/oder formschlüssig, oder nicht zerstörungsfrei lösbar, insbesondere stoffschlüssig, verbunden oder integral ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung der erste Schaufelblattabschnitt am Rand der bzw. einer oder beiden Plattformen bzw. Drehtellern angeordnet.Additionally or alternatively, according to one embodiment of the present invention, the first blade section is arranged on, in one embodiment, on at least one platform that can rotate about the axis of rotation, in one embodiment is rotatably mounted, in particular a turntable, in one embodiment on or on two radially opposite platforms or turntables, between which the first blade section is then arranged. In one embodiment, the first blade section is detachable with the or one or both platforms or turntables non-destructively, in particular frictionally and/or positively, or non-destructively detachable, in particular cohesively, connected or integrally formed. Additionally or alternatively, in one embodiment, the first blade section is arranged on the edge of the or one or both platforms or turntables.

Dadurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme, kompakte, einfache und/oder zuverlässige, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.As a result, in one embodiment, a particularly advantageous, in one embodiment low-loss, compact, simple and/or reliable adjustment of the guide vane can be implemented.

In einer Ausführung variiert ein Abstand zu der Drehachse längs des ersten Konturabschnitts des ersten Schaufelblattabschnitts um höchstens 10%, insbesondere um höchstens 5%, in einer Ausführung um höchstens 1%, insbesondere kann der erste Konturabschnitt somit ein Segment eines (ersten) Kreises um die Drehachse sein.In one embodiment, a distance from the axis of rotation along the first contour section of the first airfoil section varies by at most 10%, in particular by 10% at most 5%, in one embodiment by at most 1%, in particular the first contour section can thus be a segment of a (first) circle around the axis of rotation.

Zusätzlich oder alternativ variiert in einer Ausführung ein Abstand zu der Drehachse längs des zweiten Konturabschnitts des ersten Schaufelblattabschnitts um höchstens 10%, insbesondere um höchstens 5%, in einer Ausführung um höchstens 1%, insbesondere kann der zweite Konturabschnitt somit ein Segment eines, insbesondere des ersten, Kreises um die Drehachse sein.Additionally or alternatively, in one embodiment, a distance to the axis of rotation along the second contour section of the first airfoil section varies by a maximum of 10%, in particular by a maximum of 5%, in one embodiment by a maximum of 1%, in particular the second contour section can thus be a segment of, in particular the first, be a circle around the axis of rotation.

Zusätzlich oder alternativ variiert in einer Ausführung ein Abstand zu der Drehachse längs des druckseitigen Konturabschnitts des zweiten Schaufelblattabschnitts um höchstens 10%, insbesondere um höchstens 5%, in einer Ausführung um höchstens 1%, insbesondere kann der druckseitige Konturabschnitt somit ein Segment eines, insbesondere zu dem ersten Kreis konzentrischen, Kreises um die Drehachse sein.Additionally or alternatively, in one embodiment, a distance from the axis of rotation along the pressure-side contour section of the second airfoil section varies by a maximum of 10%, in particular by a maximum of 5%, in one embodiment by a maximum of 1%, in particular the pressure-side contour section can thus be a segment of, in particular the first circle concentric, circle around the axis of rotation.

Entsprechend weist in einer Ausführung der erste Schaufelblattabschnitt einen kegel- oder zylinderartigen Bereich, der den bzw. die ersten und zweiten Konturabschnitte aufweist, und/oder der zweite Schaufelblattabschnitt einen, insbesondere hierzu kongruenten, kegel- oder zylinderförmigen Bereich auf, der den bzw. die druckseitigen Konturabschnitte aufweist.Correspondingly, in one embodiment, the first airfoil section has a conical or cylindrical area which has the first and second contour section(s), and/or the second airfoil section has a conical or cylindrical area, in particular congruent thereto, which has the or the has pressure-side contour sections.

Dadurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme und/oder kompakte, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.As a result, in one embodiment, a particularly advantageous, in one embodiment low-loss and/or compact, adjustment of the guide vane can be implemented.

In einer Ausführung weist die Leitschaufel eine, in einer Ausführung elastische und/oder kontaktierende, Dichtung, in einer Ausführung eine Lippen- oder Bürstendichtung, auf, die eine Spaltbreite zwischen einander in der ersten und/oder zweiten Stellung gegenüberliegenden Bereichen des ersten und zweiten Schaufelblattabschnitts reduziert bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird. Die Dichtung kann insbesondere an dem zweiten Schaufelblattabschnitt, insbesondere dem druckseitigen Konturabschnitt des zweiten Schaufelblattabschnitts, und/oder an dem ersten Schaufelblattabschnitt, insbesondere an dem ersten und/oder zweiten Konturabschnitt des ersten Schaufelblattabschnitts, angeordnet sein.In one embodiment, the guide vane has an elastic and/or contacting seal in one embodiment, a lip seal or brush seal in one embodiment, which has a gap width between opposite areas of the first and second blade section in the first and/or second position is reduced or provided for this purpose, in particular set up or used. The seal can in particular on the second airfoil section, in particular the pressure-side contour section of the second airfoil section, and/or on the first airfoil section, in particular on the first and/or second contour section of the first airfoil section.

Dadurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.As a result, in one embodiment, a particularly advantageous adjustment of the guide vane, which in one embodiment is low-loss, can be implemented.

In einer Ausführung ist die Drehachse auf der Seite der Druckseite des Schaufelblatts bzw. seitlich von der Druckseite des Schaufelblatts angeordnet.In one embodiment, the axis of rotation is arranged on the side of the pressure side of the airfoil or to the side of the pressure side of the airfoil.

Zusätzlich oder alternativ ist die Drehachse in einer Ausführung in dem wenigstens einen Profilschnitt des Schaufelblatts, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromabwärts nach oder stromaufwärts vor einer Vorderkante des Profil(schnitt)s des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet. In einer Ausführung ist die Drehachse, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromabwärts nach einer Vorderkante des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet.Additionally or alternatively, the axis of rotation is arranged in one embodiment in the at least one profile section of the airfoil, in one embodiment in the axial direction, downstream after or upstream in front of a leading edge of the profile (section) of the second airfoil section. In one embodiment, the axis of rotation is located, in one embodiment in the axial direction, downstream of a leading edge of the second airfoil section.

Zusätzlich oder alternativ ist die Drehachse in einer Ausführung in dem wenigstens einen Profilschnitt des Schaufelblatts, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromaufwärts vor einer Hinterkante des Profil(schnitt)s des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet. In einer Ausführung ist die Drehachse, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromaufwärts vor einer Hinterkante des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet.Additionally or alternatively, the axis of rotation is arranged in one embodiment in the at least one profile section of the airfoil, in one embodiment in the axial direction, upstream in front of a trailing edge of the profile (section) of the second airfoil section. In one embodiment, the axis of rotation is located, in one embodiment in the axial direction, upstream of a trailing edge of the second airfoil section.

Zusätzlich oder alternativ ist die Drehachse in einer Ausführung in der ersten und/oder zweiten Stellung in dem wenigstens einen Profilschnitt des Schaufelblatts, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromabwärts nach einer Vorderkante des Profil(schnitt)s des ersten Schaufelblattabschnitts angeordnet. In einer Ausführung ist die Drehachse in der ersten und/oder zweiten Stellung, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromabwärts nach einer Vorderkante des ersten Schaufelblattabschnitts angeordnet.Additionally or alternatively, the axis of rotation is arranged in one embodiment in the first and/or second position in the at least one profile section of the airfoil, in one embodiment in the axial direction, downstream after a leading edge of the profile (section) of the first airfoil section. In one embodiment, the axis of rotation is located in the first and/or second position, in one embodiment in the axial direction, downstream of a leading edge of the first airfoil section.

Zusätzlich oder alternativ ist die Drehachse in einer Ausführung in dem wenigstens einen Profilschnitt des Schaufelblatts außerhalb des Profil(schnitt)s des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet. In einer Ausführung ist die Drehachse außerhalb des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet.Additionally or alternatively, in one embodiment, the axis of rotation in the at least one profile section of the airfoil is outside of the profile section of the second Airfoil section arranged. In one embodiment, the axis of rotation is located outside of the second airfoil section.

Dadurch kann in einer Ausführung eine, insbesondere aerodynamisch und/oder mechanisch, besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme, kompakte, einfache und/oder zuverlässige, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.As a result, in one embodiment, an adjustment of the guide vane that is particularly advantageous, in particular aerodynamically and/or mechanically, and in one embodiment is low-loss, compact, simple and/or reliable, can be implemented.

In einer Ausführung weist die Leitschaufel ein Außendeckband, das in einer Ausführung radial außen von dem Schaufelblatt angeordnet ist, und/oder Innendeckband auf, das in einer Ausführung radial innen von dem Schaufelblatt angeordnet ist.In one embodiment, the vane includes an outer shroud that is located radially outward of the airfoil in one embodiment and/or an inner shroud that is located radially inward of the airfoil in one embodiment.

In einer Ausführung ist der erste Schaufelblattabschnitt, in einer Ausführung über die bzw. eine der Plattform(en), um die Drehachse drehbar an dem Außendeckband angeordnet, in einer Ausführung gelagert.In one embodiment, the first airfoil section is mounted on the outer shroud so as to be rotatable about the axis of rotation in one embodiment via the or one of the platform(s).

Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung der erste Schaufelblattabschnitt, in einer Ausführung über die bzw. andere der Plattform(en), um die Drehachse drehbar an dem Innendeckband angeordnet, in einer Ausführung gelagert.Additionally or alternatively, in one embodiment, the first airfoil section is mounted on the inner shroud so as to be rotatable about the axis of rotation, in one embodiment via the or other platform(s).

Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung der zweite Schaufelblattabschnitt fest, insbesondere drehfest, in einer Ausführung ortsfest, an dem Außendeckband angeordnet, in einer Ausführung mit dem Außendeckband zerstörungsfrei lösbar, insbesondere reib- und/oder formschlüssig, oder nicht zerstörungsfrei lösbar, insbesondere stoffschlüssig, verbunden oder integral ausgebildet.Additionally or alternatively, in one embodiment, the second airfoil section is fixed, in particular non-rotatably, in one embodiment stationary, arranged on the outer shroud, in one embodiment with the outer shroud detachable non-destructively, in particular frictionally and/or positively, or non-destructively detachable, in particular cohesively, connected or formed integrally.

Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung der zweite Schaufelblattabschnitt fest, insbesondere drehfest, in einer Ausführung ortsfest, an dem Innendeckband angeordnet, in einer Ausführung mit dem Innendeckband zerstörungsfrei lösbar, insbesondere reib- und/oder formschlüssig, oder nicht zerstörungsfrei lösbar, insbesondere stoffschlüssig, verbunden oder integral ausgebildet.Additionally or alternatively, in one embodiment, the second airfoil section is fixed, in particular non-rotatably, in one embodiment stationary, arranged on the inner shroud, in one embodiment with the inner shroud detachable non-destructively, in particular frictionally and/or positively, or non-destructively detachable, in particular cohesively, connected or formed integrally.

Dadurch kann in einer Ausführung eine, insbesondere aerodynamisch und/oder mechanisch, besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme, kompakte, einfache und/oder zuverlässige, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.As a result, in one embodiment, an adjustment of the guide vane that is particularly advantageous, in particular aerodynamically and/or mechanically, and in one embodiment is low-loss, compact, simple and/or reliable, can be implemented.

Die vorliegende Erfindung ist für Gasturbinen und insbesondere deren Verdichterstufen, und/oder Austrittsleitgitter besonders geeignet und wird entsprechend in einer Ausführung hierfür, besonders bevorzugt also als bzw. in einem Verdichterstufenaustrittsleitgitter(schaufel) einer Gasturbine, insbesondere Flugtriebwerk-Gasturbine, verwendet bzw. hierbei eingesetzt, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.The present invention is particularly suitable for gas turbines and in particular their compressor stages and/or outlet guide vanes and is accordingly used in an embodiment for this purpose, particularly preferably as or in a compressor stage outlet guide vane (blade) of a gas turbine, in particular an aircraft engine gas turbine , but not limited to this.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird bzw. werden zum bzw. beim Betreiben einer Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, mit einer oder mehreren hier beschriebenen Leitschaufeln deren erste(r) Schaufelblattabschnitt(e), in einer Ausführung synchron, von der ersten in die zweite Stellung verstellt bzw. -dreht.According to one embodiment of the present invention, for or during the operation of a turbomachine, in particular a gas turbine, with one or more guide vanes described here, the first vane section(s) thereof, in one embodiment, synchronously, from the first to the second position adjusted or rotated.

In einer Ausführung ist ein axialer Abstand zwischen einer Vorderkante des ersten Schaufelblattabschnitts und einer Hinterkante des zweiten Schaufelblattabschnitts der Leitschaufel(n) in der zweiten Stellung bzw. eine axiale Erstreckung der Leitschaufel(n) in der zweiten Stellung kürzer als in der ersten Stellung. Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung ein Abstand in Umfangsrichtung zwischen einer Vorderkante des ersten Schaufelblattabschnitts und einer Vorder- oder Hinterkante oder Saugseite des zweiten Schaufelblattabschnitts der Leitschaufel(n) in der zweiten Stellung bzw. eine axiale Erstreckung der Leitschaufel(n) in der zweiten Stellung kürzer als in der ersten Stellung.In one embodiment, an axial distance between a leading edge of the first airfoil section and a trailing edge of the second airfoil section of the guide vane(s) in the second position or an axial extension of the guide vane(s) in the second position is shorter than in the first position. Additionally or alternatively, in one embodiment, a distance in the circumferential direction between a leading edge of the first airfoil section and a leading or trailing edge or suction side of the second airfoil section of the vane(s) in the second position or an axial extent of the vane(s) in the second Position shorter than in the first position.

Zusätzlich oder alternativ wird/werden in einer Ausführung der erste Schaufelblattabschnitt der Leitschaufel bzw. die ersten Schaufelblattabschnitte der Leitschaufeln in bzw. zum Betrieben in einem Betriebspunkt mit einem saugseitige(re)n Anströmwinkel in die zweite Stellung und/oder in bzw. zum Betrieben in einem Betriebspunkt mit einem druckseitige(re)n Anströmwinkel in die erste Stellung verstellt bzw. -dreht.Additionally or alternatively, in one embodiment, the first airfoil section of the guide vane or the first airfoil sections of the guide vanes is/are in or for operation in an operating point with a suction-side angle of attack(s) in the second position and/or in or for operation in an operating point with a pressure-side(re)n inflow angle into the first position.

Dadurch kann in einer Ausführung der Betrieb der Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, insbesondere ihr Wirkungsgrad, verbessert werden.As a result, in one embodiment, the operation of the turbomachine, in particular the gas turbine, in particular its efficiency, can be improved.

Natürlich sind neben der ersten und zweiten Stellung noch weitere Zwischenstellungen und/oder über die erste bzw. zweite Stellung hinausgehenden Stellungen bzw. Winkellagen möglich, insbesondere ist in einer Ausführung der erste Schaufelblattabschnitt, vorzugsweise kontinuierlich, in Stellungen zwischen der ersten und zweiten Stellung und/oder über die erste und/oder zweite Stellung hinaus verstell- bzw. -drehbar.Of course, in addition to the first and second position, other intermediate positions and/or positions or angular positions that go beyond the first or second position are also possible. In particular, in one embodiment, the first blade section is preferably continuously in positions between the first and second position and/or or can be adjusted or rotated beyond the first and/or second position.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

Fig. 1
eine Leitschaufel nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten Stellung;
Fig. 2
die Leitschaufel in einer zweiten Stellung; und
Fig. 3
die in der ersten Stellung mit eingezeichneten Tangenten.
Further advantageous developments of the present invention result from the dependent claims and the following description of preferred embodiments. This shows, partially schematized:
1
a vane according to an embodiment of the present invention in a first position;
2
the vane in a second position; and
3
the tangents drawn in the first position.

Fig. 1 zeigt einen Profilschnitt eines Schaufelblatts einer Leitschaufel nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten Stellung. 1 Figure 12 shows a profile section of an airfoil of a vane according to an embodiment of the present invention in a first position.

Das Schaufelblatt weist einen stromaufwärtigen ersten Schaufelblattabschnitt 10, der in dem Profilschnitt der Fig. 1 ein(en) Profil(schnitt) 11 mit einer Saugseite 12 aufweist, und einen in einer Durchströmungsrichtung (von links nach rechts in Fig. 1) zweiten Schaufelblattabschnitt 20 auf, der in dem Profilschnitt der Fig. 1 ein(en) Profil(schnitt) 21 aufweist.The airfoil has an upstream first airfoil section 10 which, in the profile section of FIG 1 has a profile (section) 11 with a suction side 12, and in a flow direction (from left to right in 1 ) Second airfoil section 20, which in the profile section of 1 a (en) profile (section) 21 has.

Der zweite Schaufelblattabschnitt 20 ist an einem Außendeckband 30 fest angeordnet.The second airfoil section 20 is fixedly arranged on an outer shroud 30 .

Der erste Schaufelblattabschnitt 10 ist von dem zweiten Schaufelblattabschnitt durch einen Spalt S getrennt, in dem eine am zweiten Schaufelblattabschnitt 20 angeordnete Dichtung 22 angeordnet ist, welche die Spaltbreite, wenigstens im Wesentlichen, auf Null reduziert. Der erste und zweite Schaufelblattabschnitt können einander kontaktieren, gleichermaßen kann ein freier Spalt zwischen diesen ausgebildet sein.The first airfoil section 10 is separated from the second airfoil section by a gap S, in which a seal 22 arranged on the second airfoil section 20 is arranged, which reduces the gap width, at least essentially, to zero. The first and second airfoil section can contact each other, likewise a free gap can be formed between them.

Der erste Schaufelblattabschnitt 10 ist an einer um eine Drehachse D drehbaren Plattform 40 angeordnet und über diese Plattform 40 um die Drehachse D drehbar an dem Außendeckband 30 gelagert. Am radial (senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1) gegenüberliegenden und daher in Fig. 1 nicht sichtbaren anderen Ende der Leitschaufel kann diese in analoger Weise an einem Innendeckband angeordnet oder auch innendeckbandlos ausgeführt sein.The first airfoil section 10 is arranged on a platform 40 which can be rotated about an axis of rotation D and is mounted on the outer shroud 30 so that it can be rotated about the axis of rotation D via this platform 40 . On the radial (perpendicular to the plane of the drawing 1 ) opposite and therefore in 1 The non-visible other end of the vane can be arranged in an analogous manner on an inner shroud or also be designed without an inner shroud.

Die Drehachse D ist auf der Seite der Druckseite (unten in Fig. 1) und in dem Profilschnitt der Fig. 1 außerhalb des Profils 11 des ersten Schaufelblattabschnitts 10, stromabwärts nach einer Vorderkante 23, stromaufwärts vor einer Hinterkante 24 und außerhalb des Profils 21 des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 angeordnet.The axis of rotation D is on the side of the pressure side (below in 1 ) and in the profile section of the 1 located outside the profile 11 of the first airfoil section 10, downstream after a leading edge 23, upstream in front of a trailing edge 24 and outside the profile 21 of the second airfoil section 20.

Die Saugseite 12 des Profils 11 des ersten Schaufelblattabschnitts 10 weist einen ersten Konturabschnitt 12A und einen daran stromaufwärtig anschließenden zweiten Konturabschnitt 12B auf, das Profil 21 des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 einen druckseitigen Konturabschnitt 21A.The suction side 12 of the profile 11 of the first airfoil section 10 has a first contour section 12A and a second contour section 12B adjoining it upstream, the profile 21 of the second airfoil section 20 has a pressure-side contour section 21A.

In der in Fig. 1 gezeigten ersten Stellung überdeckt der erste Konturabschnitt 12A den druckseitigen Konturabschnitt 21A in Umfangsrichtung (vertikal in Fig. 1).in the in 1 First position shown, the first contour section 12A covers the pressure-side contour section 21A in the circumferential direction (vertically in 1 ).

Wenn ein Anströmwinkel der Leitschaufel sich zu deren Saugseite (nach oben in Fig. 1) hin verlagert bzw. saugseitiger wird, wird der erste Schaufelblattabschnitt 10 um die Drehachse D in die in Fig. 2 gezeigte zweite Stellung verstellt bzw. (ver)dreht.If a guide vane angle of attack changes to its suction side (up in 1 ) is shifted towards or towards the suction side, the first airfoil section 10 is moved about the axis of rotation D into the in 2 shown second position adjusted or (ver) rotated.

In dieser zweiten Stellung überdeckt statt des ersten Konturabschnitts 12A nun der zweite Konturabschnitt 12B den druckseitigen Konturabschnitt 21A in Umfangsrichtung (der erste Konturabschnitt 12A überdeckt dabei einen anderen (druckseitigen) Konturabschnitt des Profil(schnitt)s 21 des zweiten Schaufelblattabschnitts 20). Mit anderen Worten tritt durch das Verdrehen von der ersten in die zweite Stellung der zweite Konturabschnitt 12B relativ zum zweiten Schaufelblattabschnitt 20 an die Stelle des ersten Konturabschnitts 12A.In this second position, instead of the first contour section 12A, the second contour section 12B now covers the pressure-side contour section 21A in the circumferential direction (The first contour section 12A covers another (pressure-side) contour section of the profile (section) 21 of the second blade section 20). In other words, by rotating from the first to the second position, the second contour section 12B relative to the second airfoil section 20 takes the place of the first contour section 12A.

Wenn der Anströmwinkel sich zur Druckseite (nach unten in Fig. 1) hin verlagert bzw. druckseitiger wird, wird der erste Schaufelblattabschnitt 10 um die Drehachse D wieder in die in Fig. 1 gezeigte erste Stellung zurück verstellt bzw. (ver)dreht.If the angle of attack changes to the pressure side (down in 1 ) is shifted towards or more on the pressure side, the first airfoil section 10 is moved back into the in 1 shown first position moved back or (ver) rotated.

Natürlich sind neben der ersten und zweiten Stellung noch weitere Zwischenstellungen und/oder über die erste bzw. zweite Stellung hinausgehende Stellungen bzw. Winkellagen möglich.Of course, in addition to the first and second position, other intermediate positions and/or positions or angular positions that go beyond the first or second position are also possible.

Der erste und zweite Konturabschnitt 12A, 12B sind im Ausführungsbeispiel, wenigstens im Wesentlichen, Kreissegmente desselben Kreises, der druckseitige Konturabschnitt 21A, wenigstens im Wesentlichen, ein Kreissegment eines hierzu konzentrischen Kreises, so dass die Abstände r, R zur Drehachse D längs dieser Konturabschnitte, wenigstens im Wesentlichen, konstant sind.In the exemplary embodiment, the first and second contour sections 12A, 12B are, at least essentially, circular segments of the same circle, the pressure-side contour section 21A, at least essentially, a circular segment of a circle concentric thereto, so that the distances r, R to the axis of rotation D along these contour sections, are, at least essentially, constant.

Fig. 3 zeigt den Profilschnitt der Fig. 1, wobei ein Punkt P2 eingezeichnet ist, der in einem stromaufwärtigsten Zwanzigstel der Saugseite (oben in Fig. 3) des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 bzw. Profil(schnitt)s 21 liegt, d.h. ein saugseitiger Punkt im Bereich bzw. der Nähe der Vorderkante 23. 3 shows the profile section of the 1 , where a point P2 is drawn, which is in a most upstream twentieth of the suction side (above in 3 ) of the second airfoil section 20 or profile (section) 21, i.e. a suction-side point in the area or near the leading edge 23.

Zusätzlich ist der diesem Punkt P2 nächstgelegene Punkt P1 der Saugseite des ersten Schaufelblattabschnitts 10 bzw. Profil(schnitt)s 11 eingezeichnet.In addition, the point P1 closest to this point P2 on the suction side of the first airfoil section 10 or profile (section) 11 is drawn in.

Außerdem sind die saugseitige Tangente T2 im Punkt P2 (an die Saugseite des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 bzw. Profil(schnitt)s 21) und die saugseitige Tangente T1 im Punkt P1 (an die Saugseite des ersten Schaufelblattabschnitts 10 bzw. Profil(schnitt)s 11) sowie der Winkel α zwischen diesen beiden Tangenten T1, T2 eingezeichnet, der mehr als 20° beträgt.In addition, the suction-side tangent T2 is at point P2 (to the suction side of the second airfoil section 20 or profile (section) 21) and the suction-side tangent T1 is at point P1 (to the suction side of the first airfoil section 10 or profile (section) s 11 ) and the angle α between these two tangents T1, T2, which is more than 20°.

Hierdurch wird die Gefahr einer Ablösung einer Leckage(rück)strömung, die zwischen den beiden Schaufelblattabschnitten 10, 20 durch den Spalt zur Vorderkante 23 des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 hin strömt, von der Saugseite des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 bzw. Profil(schnitt)s 21 reduziert.This reduces the risk of a leakage (return) flow that flows between the two airfoil sections 10, 20 through the gap towards the front edge 23 of the second airfoil section 20, from detaching from the suction side of the second airfoil section 20 or profile (section) 21 .

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.Although exemplary embodiments have been explained in the preceding description, it should be pointed out that a large number of modifications are possible. In addition, it should be noted that the exemplary implementations are only examples and are not intended to limit the scope, applications, or construction in any way. Rather, the person skilled in the art is given a guideline for the implementation of at least one exemplary embodiment by the preceding description, with various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the described components, being able to be made without leaving the scope of protection, as it emerges from the claims and these equivalent combinations of features.

Bezugszeichenlistereference list

1010
erster Schaufelblattabschnittfirst airfoil section
1111
Profil(schnitt)profile (section)
1212
Saugseitesuction side
12A12A
erster Konturabschnittfirst contour section
12B12B
zweiter Konturabschnittsecond contour section
2020
zweiter Schaufelblattabschnittsecond airfoil section
2121
Profil(schnitt)profile (section)
21A21A
druckseitiger Konturabschnittpressure-side contour section
2222
Dichtungpoetry
2323
Vorderkanteleading edge
2424
Hinterkantetrailing edge
3030
Außendeckbandouter shroud
4040
Plattformplatform
DD
Drehachseaxis of rotation
P1P1
P2 nächstgelegener Punkt der Saugseite des Profil(schnitt)s 11P2 closest point of the suction side of the profile (section) 11
P2p2
vorderkantennaher Punkt der Saugseite des Profil(schnitt)s 21point near the leading edge of the suction side of the profile (section) 21
r, Rr, r
Abstanddistance
SS
Spaltgap
T1T1
Tangentetangent
T2T2
Tangentetangent

Claims (11)

Leitschaufel, insbesondere Austrittsleitschaufel und/oder für eine Verdichterstufe einer Gasturbine, wobei die Schaufel ein Schaufelblatt mit einem ersten Schaufelblattabschnitt (10) und einem zweiten Schaufelblattabschnitt (20) aufweist und der erste Schaufelblattabschnitt (10) relativ zu dem zweiten Schaufelblattabschnitt (20) um eine Drehachse (D) reversibel von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung drehbar ist, wobei in wenigstens einem Profilschnitt des Schaufelblatts die Drehachse (D) außerhalb eines Profils (11) des ersten Schaufelblattabschnitts (10) angeordnet ist und/oder ein Profil (11) des ersten Schaufelblattabschnitts eine Saugseite (12) mit einem ersten (12A) und einem, insbesondere daran anschließenden, zweiten Konturabschnitt (12B) und ein Profil (21) des zweiten Schaufelblattabschnitts (20) einen druckseitigen Konturabschnitt (21A), den in der ersten Stellung der erste Konturabschnitt (12A) und in der zweiten Stellung stattdessen der zweite Konturabschnitt (12B) in Umfangsrichtung überdeckt, aufweisen und/oder
wobei der erste Schaufelblattabschnitt (10) von dem zweiten Schaufelblattabschnitt (20) durch einen Spalt (S) getrennt und an wenigstens einer um die Drehachse (D) drehbaren Plattform (40) angeordnet ist.Guide vane, in particular outlet guide vane and/or for a compressor stage of a gas turbine, the vane having an airfoil with a first airfoil section (10) and a second airfoil section (20) and the first airfoil section (10) relative to the second airfoil section (20) by one The axis of rotation (D) can be rotated reversibly from a first position into a second position, with the axis of rotation (D) being arranged outside a profile (11) of the first blade section (10) in at least one profile section of the blade and/or a profile (11) of the first airfoil section a suction side (12) with a first (12A) and a second contour section (12B), in particular adjoining it, and a profile (21) of the second airfoil section (20) a pressure-side contour section (21A), which in the first position the first contour section (12A) and in the second position instead the second contour section (12 B) covered in the circumferential direction, have and/or
wherein the first airfoil section (10) is separated from the second airfoil section (20) by a gap (S) and is arranged on at least one platform (40) rotatable about the axis of rotation (D). Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schaufelblattabschnitt (20) in einer Durchströmungsrichtung gesehen stromabwärts des ersten Schaufelblattabschnitts (10) liegt.Guide vane according to Claim 1, characterized in that the second vane section (20) is located downstream of the first vane section (10) as seen in a flow direction. Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schaufelblattabschnitt (20) in einer Durchströmungsrichtung gesehen stromaufwärts des ersten Schaufelblattabschnitts (10) liegt.Guide vane according to Claim 1, characterized in that the second vane section (20) is located upstream of the first vane section (10) as seen in a flow direction. Leitschaufel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ein Profil des zweiten Schaufelblattabschnitts in wenigstens einem Punkt (P2) in einem stromaufwärtigsten Zehntel seiner Saugseite eine saugseitige Tangente (T2) und ein Profil (11) des ersten Schaufelblattabschnitts in einem diesem Punkt (P2) in der ersten oder zweiten Stellung nächstgelegenen Punkt (P1) eine Tangente (T1) aufweisen, die miteinander einen Winkel (α) von wenigstens 20° bilden.Guide vane according to Claim 2, characterized in that a profile of the second airfoil section at at least one point (P2) in a most upstream tenth of its suction side has a suction-side tangent (T2) and a profile (11) of the first airfoil section at this point (P2) in the first or the point (P1) closest to the second position have a tangent (T1) which form an angle (α) of at least 20° with one another. Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (r) zu der Drehachse (D) längs des ersten Konturabschnitts (12A) um höchstens 10% variiert, ein Abstand (r) zu der Drehachse (D) längs des zweiten Konturabschnitts (12B) um höchstens 10% variiert und/oder ein Abstand (R) zu der Drehachse (D) längs des druckseitigen Konturabschnitts (21A) um höchstens 10% variiert, insbesondere der erste Schaufelblattabschnitt einen kegel- oder zylinderförmigen Bereich, der den ersten und zweiten Konturabschnitt aufweist, und/oder der zweite Schaufelblattabschnitt einen, insbesondere kongruenten, kegel- oder zylinderartigen Bereich aufweist, der den druckseitigen Konturabschnitt aufweist.Guide vane according to Claim 1, characterized in that a distance (r) to the axis of rotation (D) along the first contour section (12A) varies by at most 10%, a distance (r) to the axis of rotation (D) along the second contour section (12B ) varies by no more than 10% and/or a distance (R) to the axis of rotation (D) along the pressure-side contour section (21A) varies by no more than 10%, in particular the first airfoil section has a conical or cylindrical area that defines the first and second contour sections and/or the second airfoil section has an, in particular congruent, conical or cylindrical area which has the pressure-side contour section. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine, insbesondere elastische und/oder kontaktierende, Dichtung (22) zur Reduzierung einer Spaltbreite zwischen einander in der ersten und/oder zweiten Stellung gegenüberliegenden Bereichen des ersten und zweiten Schaufelblattabschnitts.Guide vane according to one of the preceding claims, characterized by an in particular elastic and/or contacting seal (22) for reducing a gap width between opposite regions of the first and second vane blade section in the first and/or second position. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse auf der Seite der Druckseite und/oder in dem wenigstens einen Profilschnitt des Schaufelblatts stromabwärts nach oder stromaufwärts vor einer Vorderkante (23) und/oder stromaufwärts vor einer Hinterkante (24) und/oder außerhalb des Profils des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet ist.Guide vane according to one of the preceding claims, characterized in that the axis of rotation on the side of the pressure side and/or in the at least one profile section of the airfoil downstream of or upstream of a leading edge (23) and/or upstream of a trailing edge (24) and/or or located outside the profile of the second airfoil section. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Außendeckband (30) und/oder Innendeckband, an dem der erste Schaufelblattabschnitt, insbesondere über die Plattform (40), um die Drehachse drehbar und/oder der zweite Schaufelblattabschnitt fest angeordnet ist.Guide vane according to one of the preceding claims, characterized by an outer shroud (30) and/or inner shroud on which the first blade section is rotatably arranged about the axis of rotation, in particular via the platform (40) and/or the second blade section is fixed. Verdichterstufe für eine Gasturbine mit wenigstens einer Leitschaufel, insbesondere Austrittsleitschaufel, nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Compressor stage for a gas turbine with at least one guide blade, in particular outlet guide blade, according to one of the preceding claims. Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einer Leitschaufel, insbesondere Verdichterstufe, nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Flow machine, in particular gas turbine, with at least one guide vane, in particular compressor stage, according to one of the preceding claims. Verfahren zum Betreiben einer Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaufelblattabschnitt (10) der wenigstens einen Leitschaufel, insbesondere die ersten Schaufelblattabschnitte mehrerer Leitschaufeln nach einem der vorhergehenden Ansprüche, von der ersten in die zweite Stellung verstellt werden.Method for operating a turbomachine, in particular a gas turbine, according to the preceding claim, characterized in that the first blade section (10) of the at least one guide blade, in particular the first blade section of a plurality of guide blades according to one of the preceding claims, are adjusted from the first to the second position .
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