EP4015832A1 - Static flow guide, radial turbomachine - Google Patents

Static flow guide, radial turbomachine Download PDF

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EP4015832A1
EP4015832A1 EP20215303.7A EP20215303A EP4015832A1 EP 4015832 A1 EP4015832 A1 EP 4015832A1 EP 20215303 A EP20215303 A EP 20215303A EP 4015832 A1 EP4015832 A1 EP 4015832A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sfg
flow guide
radial
flow
guide
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20215303.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Jonen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority to EP20215303.7A priority Critical patent/EP4015832A1/en
Publication of EP4015832A1 publication Critical patent/EP4015832A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the invention relates to an annular static flow guide that extends about an axis along a circumferential direction, in particular for a radial turbomachine, the flow guide guiding a process fluid with an average first main flow velocity defined by a first axial velocity component, a first radial velocity component and a first peripheral velocity component of the process fluid diverts to a second mean main flow velocity defined by a second axial velocity component, a second radial velocity component, and a second peripheral velocity component, providing significant diversion of the process fluid in the flow guide.
  • Centrifugal turbomachines are known as either centrifugal turbocompressors or centrifugal turboexpanders. Unless otherwise stated, the following explanations refer to the compressor version.
  • the invention is for expanders basically just as applicable as for compressors, with a radial turboexpander compared to a radial turbocompressor essentially provides a reverse flow direction of the process fluid.
  • the global market environment demands turbo machines with low investment costs. To reduce costs, it is particularly effective to make the machines more compact. It is particularly important to reduce the required radial space. This measure is usually accompanied by a deterioration in efficiency.
  • the invention has set itself the task of improving the compactness of deflecting flow guides, in particular of return stages, without impairing the aerodynamics disproportionately.
  • the invention proposes a flow guide of the type mentioned at the beginning with the additional features according to claim 1 .
  • the dependent claims contain advantageous developments of the invention.
  • this axis is also the axis of rotation of a rotor or the shaft with the impellers.
  • the flow guide deflects the process fluid in an arc, so that when referring to the deflection, the term "radial” does not refer to the central axis, but to the bend or curvature of the deflection itself.
  • a radial segment means a radial section which is formed separately from at least one other radial section of the flow guide at least along a section of flow through the flow guide by means of a partition or partition.
  • a process fluid to be conducted is generally the flow fluid that is conveyed by the corresponding turbomachine or radial turbomachine or that essentially serves as a drive or output for the operation of the turbomachine.
  • the process fluid to be conducted is the medium that mainly either gives off or absorbs significant technical work.
  • the invention understands the term “in operation” to mean the state of operation of the corresponding machine or turbomachine, during which, for example, the rotor of the machine rotates and technical work is transferred to the flow fluid or away from the flow fluid.
  • the invention does not necessarily understand a parallel flow to mean the geometrically parallel flow of a flow fluid through the various flow channels, but preferably the division of the flow fluid into a plurality of partial flows which flow through the respective flow channels of the flow guide according to the invention next to one another, generally having a common one before the division Formed main flow and are preferably reunited downstream to form a common main flow after the flow control according to the invention.
  • the deflecting flow guide is divided radially into at least two radial segments with regard to the deflection, so that the process fluid is divided into parallel partial flows when it flows through the flow guide.
  • the terms "radial”, “radial segment” relate here to the curvature of the flow guide, due to which the process fluid is deflected by means of the flow guide.
  • the flow guide here describes a curved arc, in the middle course of which a radius can always be defined, which is decisive for the segmentation of the flow guide into radial segments.
  • the flow guidance according to the invention allows the process fluid to flow as desired to carry out deflection without serious flow separations occurring.
  • the radial segmentation prevents the process fluid from flowing radially through the flow guide, so that the deflection is guided better. Accordingly, it is aerodynamically possible to deflect the process fluid "more sharply", so that with improved compactness there is no significantly poorer efficiency.
  • the flow guidance according to the invention enables aerodynamic configurations without violating recognized stress criteria, such as deceleration ratios.
  • An advantageous development of the invention provides that the spatial deflection takes place in the circumferential direction, so that the deflection by a deflection angle of at least 50° essentially changes a circumferential component of the mean flow rate of the process fluid.
  • Another advantageous development of the invention provides that the spatial deflection takes place from radial to axial, so that the deflection by a deflection angle of at least 50° essentially changes a radial component of the mean flow velocity of the process fluid.
  • the radial segments are arranged concentrically to one another, at least in sections. Accordingly, the process fluid in the individual parallel flows through the radial segments undergoes approximately the same deflection in each case, so that the flow pattern is made more uniform downstream of the flow guide according to the invention.
  • the flow guide according to the invention can be designed particularly expediently with guide vanes in the radial segments. In this way, the process fluid is additionally guided and there is even less separation of the flow. In addition, an additional corrective guidance of the flow of the process fluid so that a further flow effect can be achieved - for example the reduction of a swirl component of the flow of the process fluid.
  • the individual radial segments have different numbers of guide vanes from one another.
  • Such an aerodynamic individualization of the radial segments makes sense for better homogenization downstream of the flow guidance as a result of the different space available between the individual radial segments.
  • a configuration of the guide vanes at least partially as splitter blades and/or as rib vanes is particularly effective. In this way, the flow is guided only where it is necessary and elsewhere this flow guidance is omitted, so that flow losses are reduced.
  • a particularly advantageous application of the invention provides that the flow guide is designed as a return stage of a radial compressor.
  • This expedient design of the flow guide provides a substantially axial inflow and a substantially axial outflow.
  • the latter variant can advantageously be provided between two so-called Ax-2-Ax impellers. These impellers have an axial inflow and an axial outflow, with the process fluid being conveyed from radially inwards to further radially outwards in the case of a compressor impeller.
  • the latter variant of a static flow guide according to the invention receives the process fluid flowing axially from the Ax-2-Ax impeller and conveys it back radially further inwards, where it is particularly preferably fed axially to the next impeller stage.
  • the flow guide is designed as a diffuser for arrangement between an impeller and a junction with radial inflow and essentially axial outflow is.
  • the axial outflow takes place in a junction, with the impeller radially feeding the process fluid into the flow guide upstream of the flow guide.
  • This arrangement is preferred for use in a geared compressor stage.
  • a mean inlet diameter D2 and a maximum outside diameter D are defined by the flow guide, where the following applies: 1 , 3 ⁇ D / D 2 ⁇ 1 , 5.
  • figure 1 shows a schematic longitudinal section through a flow guide SFG according to the invention, which radially receives a process fluid PFL from the outflow of an impeller IMP of a radial turbomachine RTM, which is designed as a radial compressor CMP, and deflects it in an axial direction in order to flow it axially into a downstream junction COL to let.
  • the flow guide SFG is ring-shaped and part of a stator STT of the radial turbomachine, which is preferably designed as a radial compressor CMP RTM, the annular shape extending around an axis X, which is also the axis of rotation RTX of the impeller IMP.
  • the impeller IMP is in this case designed as an open impeller IMP without a cover disk.
  • the impeller IMP is also designed without a shroud, with the blades BLD being connected directly to a hollow shaft SFT.
  • the process fluid PFL flows through the arrangement along a main flow direction, which is identified in the drawings as an arrow at different locations of the flow.
  • the flow guide SFG is designed in such a way that during operation it guides the process fluid PFL at an average first main flow velocity MV1, the first main flow velocity MV1 being defined by a first axial velocity component AV1, a first radial velocity component RV1 and a first peripheral velocity component CV1 (the relationships between MV1, RV1, AV1, RV1 are simplified only in figure 2 shown).
  • the flow guide SFG deflects the process fluid PFL into a second average main flow velocity MV2.
  • the second mean main flow velocity is defined by a second axial velocity component AV2, a second radial velocity component RV2 and a second peripheral velocity component CV2 (the relationships between MV2, RV2, AV2, CV2 are simplified only in figure 2 shown).
  • the deflecting flow guide SFG is divided radially into at least two annular channels RSG by means of radial guides RGE, so that the process fluid PFL is divided into parallel partial flows PPF when it flows through the flow guide SFG, so that the spatially deflecting flow guide SFG is designed in such a way that a deflection angle ⁇ of this deflection is at least 50° and a delay in the middle Main flow velocity is at least 30%.
  • the deflection angle can be a deflection in the circumferential direction; in particular, the process fluid flowing out of an impeller can be freed from a circumferential component of the flow.
  • the flow guide SFG or the flow guided by it meets these conditions of deflection and deceleration at the outlet - it is also according to the invention if these conditions (deflection angle ⁇ (e.g. in the circumferential direction or from radial to axial) of this deflection at least 50° and a delay in the average main flow velocity of at least 30%) is achieved in the course of the flow in a section of the flow guide SFG, since the flow guide SFG has then reached a corresponding deflection.
  • ⁇ deflection angle
  • the flow according to the invention passes the flow guide largely free of detachment despite a high aerodynamic load.
  • the flow guide SFG is divided radially into at least two radial segments RSG with regard to the deflection, so that the process fluid PFL is divided into parallel partial flows PPF as it flows through the flow guide SFG.
  • the examples in the figures each show 4 radial segments RSG, which are defined from one another by means of three radial guides RGE. In this way, cross flows in the radial direction are avoided, ie in a direction transverse to the deflection, so that in the flow guide SFG there is a forced, best possible approximation to a flow with little separation.
  • Such a flow guide or an arrangement of the impeller IMP, the flow guide SFG and a combination COL, which is designed as a spiral VLT in connection with a geared compressor GTC, is particularly expedient.
  • FIG 1 such a design is indicated, with the radial turbomachine RTM being attached to a gearbox GBX and the impeller IMP being attached to a shaft end of a pinion shaft PNS.
  • the pinion shaft PNS is driven by a large wheel of a drive shaft DRS.
  • the large wheel BGR preferably drives further pinion shafts PNS, which are also connected to radial turbomachines RTM in a manner that is not shown.
  • a preferred application of the invention provides that a geared compressor GTC is provided with a gear box GBX, with a radial turbomachine RTM being attached to the gear box GBX, which has a flow guide SFG according to the invention.
  • the flow guide SFG is preferably arranged downstream of an impeller IMP and upstream of a junction COL.
  • the individual radial segments RSG are largely arranged concentrically at least in sections and are separated from one another by means of radial guides RGE.
  • the radial guides RGE can also be referred to as radial guide vanes, which extend from an entry edge LE to an exit edge TE along a flow direction.
  • the figure 2 shows a detail of a special embodiment of a radial turbomachine RTM or a radial turbocompressor CMP.
  • the shaft SFT is preferably hollow in this case.
  • Both the impeller IMP—essentially the blades BLD here—and the recirculation stage RST have essentially axial inflows and outflows.
  • the blades BLD of the impellers IMP have leading edges LEI and trailing edges TEI.
  • the guide vanes VNS of the flow guide SFG downstream of an impeller IMP have leading edges LE and trailing edges TE.
  • the axial step length LSG--defined by the distance between the leading edges LEI of the blades BLD of two consecutive impellers IMP-- is preferably designed in relation to the mean maximum flow channel diameter DMM such that: 0.6 ⁇ LSG/DMM ⁇ 0.8.
  • Each of these radial segments RSG can be equipped with different numbers of guide vanes VNS.
  • Figure 3 is expressly based on a section in figure 2 Related, but can just as well as a section through the flow guide SFG figure 1 be understood.
  • the number of vanes of the guide vanes VNS can also vary from the inlet to the outlet of the flow guide SFG for at least one or all of the radial segments RSG.
  • Splitter blades and/or ribbed guide vanes can also be used as guide vanes VNS.
  • the flow guide SFG is geometrically complex, it can be manufactured in a technically simple and cost-effective manner, for example using additive manufacturing methods.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine ringförmige statische Strömungsführung (SFG), die sich um eine Achse (X) entlang einer Umfangsrichtung (CDR) erstreckt, insbesondere für eine Radialturbomaschine (RTM), wobei die Strömungsführung (SFG) ein Prozessfluid (PFL) mit einer mittleren ersten Hauptströmungsgeschwindigkeit (MV1) definiert durch eine erste axiale Geschwindigkeitskomponente (AV1), eine erste Radialgeschwindigkeitskomponente (RV1) und eine erste Umfangsgeschwindigkeitskomponente (CV1) des Prozessfluids (PFL) umlenkt in eine zweite mittlere Hauptströmungsgeschwindigkeit (MV2) definiert durch eine zweite Axialgeschwindigkeitskomponente (AV2), eine zweite Radialgeschwindigkeitskomponente (RV2) und eine weite Umfangsgeschwindigkeitskomponente (CV2), wobei die Strömungsführung (SFG) derart ausgebildet ist, dass das Prozessfluid (PFL) derart umgelenkt wird, so dass die räumlich umlenkende Strömungsführung (SFG), derart ausgebildet ist, dass der räumliche Umlenkungswinkel (Δα) mindestens 60° beträgt und eine Verzögerung der mittleren Hauptströmungsgeschwindigkeit um mindestens 30% erfolgt.The invention relates to an annular static flow guide (SFG) extending about an axis (X) along a circumferential direction (CDR), in particular for a radial turbomachine (RTM), the flow guide (SFG) containing a process fluid (PFL) with a central first Main flow velocity (MV1) defined by a first axial velocity component (AV1), a first radial velocity component (RV1) and a first peripheral velocity component (CV1) of the process fluid (PFL) deflects into a second mean main flow velocity (MV2) defined by a second axial velocity component (AV2), a second radial velocity component (RV2) and a wide circumferential velocity component (CV2), wherein the flow guide (SFG) is designed in such a way that the process fluid (PFL) is deflected in such a way that the spatially deflecting flow guide (SFG) is designed in such a way that the Spatial deflection angle (Δα) at least 60° b and the average main flow speed is delayed by at least 30%.

Description

Die Erfindung betrifft eine ringförmige statische Strömungsführung, die sich um eine Achse entlang einer Umfangsrichtung erstreckt, insbesondere für eine Radialturbomaschine, wobei die Strömungsführung ein Prozessfluid führt mit einer mittleren ersten Hauptströmungsgeschwindigkeit definiert durch eine erste axiale Geschwindigkeitskomponente, eine erste Radialgeschwindigkeitskomponente und eine erste Umfangsgeschwindigkeitskomponente des Prozessfluids umlenkt in eine zweite mittlere Hauptströmungsgeschwindigkeit definiert durch eine zweite Axialgeschwindigkeitskomponente, eine zweite Radialgeschwindigkeitskomponente und eine zweite Umfangsgeschwindigkeitskomponente, wobei eine signifikante Umlenkung des Prozessfluids in der Strömungsführung vorgesehen ist.The invention relates to an annular static flow guide that extends about an axis along a circumferential direction, in particular for a radial turbomachine, the flow guide guiding a process fluid with an average first main flow velocity defined by a first axial velocity component, a first radial velocity component and a first peripheral velocity component of the process fluid diverts to a second mean main flow velocity defined by a second axial velocity component, a second radial velocity component, and a second peripheral velocity component, providing significant diversion of the process fluid in the flow guide.

Aus der US 5,105,616A , GB 2 485 835 A ist jeweils ein Laufrad mit mehreren radialen parallelen Strömungsebenen bekannt. Die beiden Strömungsebenen erfüllen unterschiedliche Verdichtungsaufgaben. Aus der JP 2014 118925 A ist ein Laufrad mit zwei oder drei radialen parallelen Strömungsebenen bekannt.From the U.S. 5,105,616A , GB 2 485 835 A an impeller with several radial parallel flow planes is known in each case. The two flow levels fulfill different compression tasks. From the JP 2014 118925 A an impeller with two or three radial parallel flow planes is known.

Aus der EP 3 364 039 A1 ist bereits eine Rückführstufe einer Radialturbomaschine mit mindestens einer Leitschaufelstufe bekannt.From the EP 3 364 039 A1 a recirculation stage of a radial turbomachine with at least one guide vane stage is already known.

In den Schriften DE102014203251A1 , DE 34 303 07 A1 und EP 592 803 B1 sind jeweils Rückführstufen eines mehrstufigen Turboverdichters abgebildet. Eine aerodynamische Betrachtung von Rückführstufen enthalten die US 2010/0272564 A1 und die WO2014072288A1 .In the scriptures DE102014203251A1 , DE 34 303 07 A1 and EP 592 803 B1 each recirculation stages of a multi-stage turbo compressor are shown. An aerodynamic consideration of feedback stages is included in the U.S. 2010/0272564 A1 and the WO2014072288A1 .

Radialturbomaschinen sind entweder als Radialturboverdichter oder Radialturboexpander bekannt. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich - wenn nicht anders angegeben - auf die Ausführung als Verdichter. Die Erfindung ist für Expander grundsätzlich genauso anwendbar, wie für Verdichter, wobei ein Radialturboexpander gegenüber einem Radialturboverdichter im Wesentlichen eine umgekehrte Strömungsrichtung des Prozessfluids vorsieht.Centrifugal turbomachines are known as either centrifugal turbocompressors or centrifugal turboexpanders. Unless otherwise stated, the following explanations refer to the compressor version. The invention is for expanders basically just as applicable as for compressors, with a radial turboexpander compared to a radial turbocompressor essentially provides a reverse flow direction of the process fluid.

Das globale Marktumfeld fordert Turbomaschinen mit niedrigen Investitionskosten. Zur Kostensenkung ist es besonders effektiv die Maschinen kompakter zu gestalten. Dabei kommt es insbesondere darauf an, den benötigten radialen Bauraum zu reduzieren. Diese Maßnahme geht in der Regel mit einer Wirkungsgradverschlechterung einher.The global market environment demands turbo machines with low investment costs. To reduce costs, it is particularly effective to make the machines more compact. It is particularly important to reduce the required radial space. This measure is usually accompanied by a deterioration in efficiency.

Davon ausgehend hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, die Kompaktheit von umlenkenden Strömungsführungen, insbesondere von Rückführstufen zu verbessern, ohne die Aerodynamik unverhältnismäßig zu verschlechtern.Proceeding from this, the invention has set itself the task of improving the compactness of deflecting flow guides, in particular of return stages, without impairing the aerodynamics disproportionately.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe schlägt die Erfindung eine Strömungsführung eingangs genannter Art mit den zusätzlichen Merkmalen gemäß Anspruch 1 vor. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.In order to achieve the object according to the invention, the invention proposes a flow guide of the type mentioned at the beginning with the additional features according to claim 1 . The dependent claims contain advantageous developments of the invention.

Die Begriffe axial, radial, tangential, Umfangsrichtung und ähnliche sind vorliegend - wenn nicht anders angegeben - jeweils auf die zentrale Achse bezogen, um die sich die Strömungsführung ringförmig erstreckt. Diese Achse ist bei einer Radialturbomaschine auch die Rotationsachse eines Rotors bzw. der Welle mit den Laufrädern.
Die Strömungsführung lenkt das Prozessfluid bogenförmig um, so dass bezüglich der Umlenkung der Begriff "radial" sich nicht auf die zentrale Achse bezieht, sondern auf die Biegung bzw. Krümmung der Umlenkung selbst.The terms axial, radial, tangential, circumferential direction and the like in the present case—unless otherwise stated—are each related to the central axis around which the flow guide extends in a ring shape. In the case of a radial turbomachine, this axis is also the axis of rotation of a rotor or the shaft with the impellers.
The flow guide deflects the process fluid in an arc, so that when referring to the deflection, the term "radial" does not refer to the central axis, but to the bend or curvature of the deflection itself.

In der Begriffswelt der Erfindung bedeutet ein Radialsegment einen radialen Abschnitt, der von mindestens einem anderen radialen Abschnitt der Strömungsführung zumindest entlang eines Abschnitts der Durchströmung der Strömungsführung mittels einer Trennung oder Trennwand getrennt ausgebildet ist.In the terminology of the invention, a radial segment means a radial section which is formed separately from at least one other radial section of the flow guide at least along a section of flow through the flow guide by means of a partition or partition.

Ein zu führendes Prozessfluid ist in der Regel das Strömungsfluid, das von der entsprechenden Turbomaschine bzw. Radialturbomaschine befördert wird oder das dem Betrieb der Turbomaschine im Wesentlichen als Antrieb oder Abtrieb dient. Das zu führende Prozessfluid ist hierbei das Medium, das hauptsächlich entweder signifikant technische Arbeit abgibt oder aufnimmt.
Unter dem Begriff "in einem Betrieb" versteht die Erfindung den Zustand des Betriebs der entsprechenden Maschine bzw. Turbomaschine, währenddessen sich beispielsweise der Rotor der Maschine dreht und eine Übertragung von technischer Arbeit auf das Strömungsfluid oder von dem Strömungsfluid fort erfolgt.A process fluid to be conducted is generally the flow fluid that is conveyed by the corresponding turbomachine or radial turbomachine or that essentially serves as a drive or output for the operation of the turbomachine. The process fluid to be conducted is the medium that mainly either gives off or absorbs significant technical work.
The invention understands the term “in operation” to mean the state of operation of the corresponding machine or turbomachine, during which, for example, the rotor of the machine rotates and technical work is transferred to the flow fluid or away from the flow fluid.

Unter einer parallelen Durchströmung versteht die Erfindung nicht zwingend die geometrisch parallele Durchströmung der verschiedenen Strömungskanäle durch ein Strömungsfluid, sondern bevorzugt die Aufteilung des Strömungsfluides in mehrere Teilströme, die die jeweiligen Strömungskanäle der erfindungsgemäßen Strömungsführung nebeneinander durchströmen, wobei sie in der Regel vor der Teilung einen gemeinsamen Hauptstrom bildeten und bevorzugt nach der erfindungsgemäßen Strömungsführung stromabwärts wieder zu einem gemeinsamen Hauptstrom vereinigt werden.The invention does not necessarily understand a parallel flow to mean the geometrically parallel flow of a flow fluid through the various flow channels, but preferably the division of the flow fluid into a plurality of partial flows which flow through the respective flow channels of the flow guide according to the invention next to one another, generally having a common one before the division Formed main flow and are preferably reunited downstream to form a common main flow after the flow control according to the invention.

Erfindungsgemäß ist die umlenkende Strömungsführung bezüglich der Umlenkung radial in mindestens zwei Radialsegmente aufgeteilt, so dass sich das Prozessfluid bei der Durchströmung der Strömungsführung in parallele Teilströme aufteilt. Die Begriffe "radial", "Radialsegment" beziehen sich hierbei auf die Krümmung der Strömungsführung aufgrund derer die Umlenkung des Prozessfluids mittels der Strömungsführung erfolgt. Die Strömungsführung beschreibt hier einen gekrümmten Bogen, in dessen mittleren Krümmungsverlauf stets ein Radius definiert werden kann, der maßgeblich ist für die Segmentierung der Strömungsführung in Radialsegmente. Die erfindungsgemäße Strömungsführung ermöglich es dem Prozessfluid die gewollte Umlenkung zu vollziehen, ohne, dass es zu gravierenden Strömungsablösungen kommt. Die Radialsegmentierung unterbindet bis zu einem gewissen Grad die radiale Durchströmung der Strömungsführung durch das Prozessfluid, so dass eine bessere Führung der Umlenkung gegeben ist. Dementsprechend ist es aerodynamisch möglich, das Prozessfluid "schärfer" umzulenken, so dass sich bei verbesserter Kompaktheit kein signifikant schlechterer Wirkungsgrad ergibt.According to the invention, the deflecting flow guide is divided radially into at least two radial segments with regard to the deflection, so that the process fluid is divided into parallel partial flows when it flows through the flow guide. The terms "radial", "radial segment" relate here to the curvature of the flow guide, due to which the process fluid is deflected by means of the flow guide. The flow guide here describes a curved arc, in the middle course of which a radius can always be defined, which is decisive for the segmentation of the flow guide into radial segments. The flow guidance according to the invention allows the process fluid to flow as desired to carry out deflection without serious flow separations occurring. To a certain extent, the radial segmentation prevents the process fluid from flowing radially through the flow guide, so that the deflection is guided better. Accordingly, it is aerodynamically possible to deflect the process fluid "more sharply", so that with improved compactness there is no significantly poorer efficiency.

Die erfindungsgemäße Strömungsführung ermöglicht aerodynamische Gestaltungen, ohne anerkannte Belastungskriterien, wie zum Beispiel Verzögerungsverhältnisse, zu verletzen.The flow guidance according to the invention enables aerodynamic configurations without violating recognized stress criteria, such as deceleration ratios.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die räumliche Umlenkung in Umfangsrichtung erfolgt, so dass die Umlenkung um einen Umlenkungswinkel von mindestens 50°im Wesentlichen eine Umfangskomponente der mittleren Strömungsgeschwindigkeit des Prozessfluids verändert.An advantageous development of the invention provides that the spatial deflection takes place in the circumferential direction, so that the deflection by a deflection angle of at least 50° essentially changes a circumferential component of the mean flow rate of the process fluid.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die räumliche Umlenkung von radial nach axial erfolgt, so dass die Umlenkung um einen Umlenkungswinkel von mindestens 50°im Wesentlichen eine Radialkomponente der mittleren Strömungsgeschwindigkeit des Prozessfluids verändert.Another advantageous development of the invention provides that the spatial deflection takes place from radial to axial, so that the deflection by a deflection angle of at least 50° essentially changes a radial component of the mean flow velocity of the process fluid.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Radialsegmente zueinander zumindest abschnittsweise konzentrisch angeordnet sind. Dementsprechend vollzieht das Prozessfluid in den einzelnen parallelverlaufenden Durchströmungen der Radialsegmente eine jeweils annähernd gleiche Umlenkung, so dass stromabwärts der erfindungsgemäßen Strömungsführung das Strömungsbild vergleichmäßigt ist.Another advantageous development of the invention provides that the radial segments are arranged concentrically to one another, at least in sections. Accordingly, the process fluid in the individual parallel flows through the radial segments undergoes approximately the same deflection in each case, so that the flow pattern is made more uniform downstream of the flow guide according to the invention.

Besonders zweckmäßig kann die erfindungsgemäße Strömungsführung mit Leitschaufeln in den Radialsegmenten ausgebildet sein. Auf diese Weise wird das Prozessfluid zusätzlich geführt und es kommt zu noch weniger Ablösung der Strömung. Außerdem kann eine zusätzlich korrigierende Führung der Strömung des Prozessfluids erfolgen, so dass ein weiterer Strömungseffekt erzielbar ist - beispielsweise die Reduktion einer Drallkomponente der Strömung des Prozessfluids.The flow guide according to the invention can be designed particularly expediently with guide vanes in the radial segments. In this way, the process fluid is additionally guided and there is even less separation of the flow. In addition, an additional corrective guidance of the flow of the process fluid so that a further flow effect can be achieved - for example the reduction of a swirl component of the flow of the process fluid.

Besonders zweckmäßig weisen die einzelnen Radialsegmente zueinander unterschiedliche Anzahlen an Leitschaufeln auf. Eine derartige aerodynamische Individualisierung der Radialsegmente ist schon in Folge der unterschiedlichen Raumangebote der einzelnen Radialsegmente zueinander zur besseren Homogenisierung stromabwärts der Strömungsführung sinnvoll.Particularly expediently, the individual radial segments have different numbers of guide vanes from one another. Such an aerodynamic individualization of the radial segments makes sense for better homogenization downstream of the flow guidance as a result of the different space available between the individual radial segments.

Besonders effektiv ist eine Ausbildung der Leitschaufeln zumindest teilweise als Splitterblades und/oder als Rippenschaufeln. Auf diese Weise erfolgt eine Führung der Strömung nur dort, wo sie notwendig ist und anderswo entfällt diese Strömungsführung, so dass Strömungsverluste sich verringern.A configuration of the guide vanes at least partially as splitter blades and/or as rib vanes is particularly effective. In this way, the flow is guided only where it is necessary and elsewhere this flow guidance is omitted, so that flow losses are reduced.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung sieht vor, dass die Strömungsführung als eine Rückführstufe eines Radialverdichters ausgebildet ist.A particularly advantageous application of the invention provides that the flow guide is designed as a return stage of a radial compressor.

Diese zweckmäßige Ausbildung der Strömungsführung sieht eine im Wesentlichen axiale Zuströmung und eine im Wesentlichen axiale Abströmung vor. Die letztere Variante kann vorteilhaft zwischen zwei sogenannten Ax-2-Ax-Laufrädern vorgesehen sein. Diese Laufräder weisen eine axiale Zuströmung und eine axiale Abströmung auf, wobei das Prozessfluid bei einem Verdichterlaufrad von radial innen nach weiter radial außen befördert wird. Die letztere Variante einer erfindungsgemäß statischen Strömungsführung nimmt das axial anströmende Prozessfluid aus dem Ax-2-Ax-Laufrad auf und befördert es zurück nach radial weiter innen, wo es besonders bevorzugt axial der nächsten Laufradstufe zugeführt wird.This expedient design of the flow guide provides a substantially axial inflow and a substantially axial outflow. The latter variant can advantageously be provided between two so-called Ax-2-Ax impellers. These impellers have an axial inflow and an axial outflow, with the process fluid being conveyed from radially inwards to further radially outwards in the case of a compressor impeller. The latter variant of a static flow guide according to the invention receives the process fluid flowing axially from the Ax-2-Ax impeller and conveys it back radially further inwards, where it is particularly preferably fed axially to the next impeller stage.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Strömungsführung als ein Diffusor zur Anordnung zwischen einem Laufrad und einer Zusammenführung mit radialer Zuströmung und im Wesentlichen axialer Abströmung ausgebildet ist. Die axiale Abströmung erfolgt in eine Zusammenführung, wobei stromaufwärts der Strömungsführung das Laufrad radial das Prozessfluid in die Strömungsführung zuführt. Diese Anordnung ist für die Anwendung in einer Getriebeverdichterstufe bevorzugt.Another advantageous development of the invention provides that the flow guide is designed as a diffuser for arrangement between an impeller and a junction with radial inflow and essentially axial outflow is. The axial outflow takes place in a junction, with the impeller radially feeding the process fluid into the flow guide upstream of the flow guide. This arrangement is preferred for use in a geared compressor stage.

Bei der Variante der Strömungsführung angeordnet zwischen dem Laufrad und der Zusammenführung ist es zweckmäßig, wenn ein mittlerer Eintrittsdurchmesser D2 und ein maximaler Außendurchmesser D durch die Strömungsführung definiert sind, wobei gilt: 1 , 3 ≤ D / D 2 ≤ 1 , 5.

Figure imgb0001
In the variant of the flow guide arranged between the impeller and the junction, it is expedient if a mean inlet diameter D2 and a maximum outside diameter D are defined by the flow guide, where the following applies: 1 , 3 ≤ D / D 2 ≤ 1 , 5.
Figure imgb0001

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1
eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine Anordnung mit einem Laufrad, einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Strömungsführung und einem stromabwärtigen Sammler,
Figur 2
eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Strömungsführung stromabwärts eines Laufrades mit axialer Abströmung, wobei die erfindungsgemäße Strömungsführung axial ansaugt und axial ausgibt,
Figur 3
einen Schnitt gemäß der Darstellung des Schnitts II-II der Figur 2 in schematischer Darstellung durch eine erfindungsgemäße Strömungsführung.
The invention is explained in more detail below using a specific exemplary embodiment with reference to drawings. Show it:
figure 1
a schematic representation of a longitudinal section through an arrangement with an impeller, a first variant of a flow guide according to the invention and a downstream collector,
figure 2
a second variant of a flow guide according to the invention downstream of an impeller with axial outflow, the flow guide according to the invention drawing in axially and discharging axially,
figure 3
a section according to the representation of section II-II of figure 2 in a schematic representation of a flow control according to the invention.

Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Strömungsführung SFG, die ein Prozessfluid PFL aus der Abströmung eines Laufrads IMP einer Radialturbomaschine RTM, die als Radialverdichter CMP ausgebildet ist radial aufnimmt und in eine axiale Richtung umlenkt, um es axial in eine stromabwärts befindlichen Zusammenführung COL einströmen zu lassen. Die Strömungsführung SFG ist ringförmig ausgebildet und Bestandteil eines Stators STT der bevorzugt als Radialverdichter CMP ausgebildeten Radialturbomaschine RTM, wobei die Ringform sich um eine Achse X erstreckt, die gleichzeitig Rotationsachse RTX des Laufrads IMP ist. Das Laufrad IMP ist hierbei als offenes Laufrad IMP ohne Deckscheibe ausgebildet. In Figur 2 ist das Laufrad IMP auch ohne Deckscheibe ausgebildet, wobei die Schaufeln BLD direkt mit einer hohlen Welle SFT verbunden sind. figure 1 shows a schematic longitudinal section through a flow guide SFG according to the invention, which radially receives a process fluid PFL from the outflow of an impeller IMP of a radial turbomachine RTM, which is designed as a radial compressor CMP, and deflects it in an axial direction in order to flow it axially into a downstream junction COL to let. The flow guide SFG is ring-shaped and part of a stator STT of the radial turbomachine, which is preferably designed as a radial compressor CMP RTM, the annular shape extending around an axis X, which is also the axis of rotation RTX of the impeller IMP. The impeller IMP is in this case designed as an open impeller IMP without a cover disk. In figure 2 the impeller IMP is also designed without a shroud, with the blades BLD being connected directly to a hollow shaft SFT.

Das Prozessfluid PFL durchströmt die Anordnung entlang einer Hauptströmungsrichtung, die in den Zeichnungen als Pfeil an verschiedenen Orten der Durchströmung gekennzeichnet ist. Die Strömungsführung SFG ist derart ausgebildet, dass sie in dem Betrieb das Prozessfluid PFL mit einer mittleren ersten Hauptströmungsgeschwindigkeit MV1 führt, wobei die erste Hauptströmungsgeschwindigkeit MV1 definiert ist durch eine erste axiale Geschwindigkeitskomponente AV1, eine erste Radialgeschwindigkeitskomponente RV1 und eine erste Umfangsgeschwindigkeitskomponente CV1 (die Zusammenhänge zwischen MV1, RV1, AV1, RV1 sind vereinfacht nur in Figur 2 dargestellt). In stromabwärtiger Fortsetzung der Strömungsführung SFG ausgehend von der ersten Hauptströmungsgeschwindigkeit MV1 lenkt die Strömungsführung SFG das Prozessfluid PFL in einen zweite mittlere Hauptströmungsgeschwindigkeit MV2 um. Die zweite mittlere Hauptströmungsgeschwindigkeit ist definiert durch eine zweite Axialgeschwindigkeitskomponente AV2, eine zweite Radialgeschwindigkeitskomponente RV2 und eine zweite Umfangsgeschwindigkeitskomponente CV2 (die Zusammenhänge zwischen MV2, RV2, AV2, CV2 sind vereinfacht nur in Figur 2 dargestellt).The process fluid PFL flows through the arrangement along a main flow direction, which is identified in the drawings as an arrow at different locations of the flow. The flow guide SFG is designed in such a way that during operation it guides the process fluid PFL at an average first main flow velocity MV1, the first main flow velocity MV1 being defined by a first axial velocity component AV1, a first radial velocity component RV1 and a first peripheral velocity component CV1 (the relationships between MV1, RV1, AV1, RV1 are simplified only in figure 2 shown). In a downstream continuation of the flow guide SFG, starting from the first main flow velocity MV1, the flow guide SFG deflects the process fluid PFL into a second average main flow velocity MV2. The second mean main flow velocity is defined by a second axial velocity component AV2, a second radial velocity component RV2 and a second peripheral velocity component CV2 (the relationships between MV2, RV2, AV2, CV2 are simplified only in figure 2 shown).

Erfindungsgemäß ist für die Ausbildung der erfindungsgemäßen Strömungsführung als Rückführstufe vorgesehen, dass die umlenkende Strömungsführung SFG mittels Radialführungen RGE radial in mindestens zwei Ringkanäle RSG aufgeteilt ist, so dass sich das Prozessfluid PFL bei der Durchströmung der Strömungsführung SFG in parallele Teilströme PPF aufteilt, so dass die räumlich umlenkende Strömungsführung SFG, derart ausgebildet ist, dass ein Umlenkungswinkel Δα dieser Umlenkung mindestens 50° beträgt und eine Verzögerung der mittleren Hauptströmungsgeschwindigkeit um mindestens 30% erfolgt. Der Umlenkungswinkel kann hierbei eine Umlenkung in Umfangsrichtung sein, insbesondere kann das aus einem Laufrad abströmende Prozessfluid von einer Umfangskomponente der Strömung befreit werden.According to the invention, for the design of the flow guide according to the invention as a return stage, the deflecting flow guide SFG is divided radially into at least two annular channels RSG by means of radial guides RGE, so that the process fluid PFL is divided into parallel partial flows PPF when it flows through the flow guide SFG, so that the spatially deflecting flow guide SFG is designed in such a way that a deflection angle Δα of this deflection is at least 50° and a delay in the middle Main flow velocity is at least 30%. In this case, the deflection angle can be a deflection in the circumferential direction; in particular, the process fluid flowing out of an impeller can be freed from a circumferential component of the flow.

Hierbei ist es nicht zwingend, dass die Strömungsführung SFG bzw. die dadurch geführte Strömung an dem Austritt diese Bedingungen der Umlenkung und Verzögerung erfüllt - es ist ebenfalls erfindungsgemäß, wenn diese Bedingungen (Umlenkungswinkel Δα (z.B. in Umfangsrichtung oder von radial nach axial) dieser Umlenkung mindestens 50° und eine Verzögerung der mittleren Hauptströmungsgeschwindigkeit um mindestens 30%) im Verlaufe der Durchströmung in einem Abschnitt der Strömungsführung SFG erreicht wird, da die Strömungsführung SFG dann eine entsprechende Umlenkung erreicht hat. Entscheidend ist, dass die Strömung erfindungsgemäß trotz einer hohen aerodynamischen Belastung weitestgehend ablösungsfrei die Strömungsführung passiert.It is not mandatory that the flow guide SFG or the flow guided by it meets these conditions of deflection and deceleration at the outlet - it is also according to the invention if these conditions (deflection angle Δα (e.g. in the circumferential direction or from radial to axial) of this deflection at least 50° and a delay in the average main flow velocity of at least 30%) is achieved in the course of the flow in a section of the flow guide SFG, since the flow guide SFG has then reached a corresponding deflection. What is decisive is that the flow according to the invention passes the flow guide largely free of detachment despite a high aerodynamic load.

Erfindungsgemäß ist die Strömungsführung SFG bezüglich der Umlenkung radial in mindestens zwei Radialsegmente RSG aufgeteilt, so dass sich das Prozessfluid PFL bei der Durchströmung der Strömungsführung SFG in parallele Teilströme PPF aufteilt. Die Beispiele der Figuren zeigen jeweils 4 Radialsegmente RSG, die mittels dreier Radialführungen RGE voneinander definiert sind. Auf diese Weise werden Querströmungen in Radialrichtung also in einer Richtung quer zur Umlenkung vermieden, so dass in der Strömungsführung SFG eine gezwungene bestmögliche Annäherung an eine ablösungsarme Strömung stattfindet. Besonders zweckmäßig ist eine derartige Strömungsführung bzw. eine Anordnung aus dem Laufrad IMP, der Strömungsführung SFG und einer Zusammenführung COL, die als Spirale VLT ausgebildet ist in Verbindung mit einem Getriebeverdichter GTC. In Figur 1 ist eine derartige Ausbildung angedeutet, wobei die Radialturbomaschine RTM an einem Getriebekasten GBX befestigt ist und das Laufrad IMP an einem Wellenende einer Ritzelwelle PNS angebracht ist. Die Ritzelwelle PNS wird von einem Großrad einer Antriebswelle DRS angetrieben. Das Großrad BGR treibt bevorzugt weitere Ritzelwellen PNS an, die in nicht dargestellter Weise ebenfalls mit Radialturbomaschinen RTM in Verbindung stehen.According to the invention, the flow guide SFG is divided radially into at least two radial segments RSG with regard to the deflection, so that the process fluid PFL is divided into parallel partial flows PPF as it flows through the flow guide SFG. The examples in the figures each show 4 radial segments RSG, which are defined from one another by means of three radial guides RGE. In this way, cross flows in the radial direction are avoided, ie in a direction transverse to the deflection, so that in the flow guide SFG there is a forced, best possible approximation to a flow with little separation. Such a flow guide or an arrangement of the impeller IMP, the flow guide SFG and a combination COL, which is designed as a spiral VLT in connection with a geared compressor GTC, is particularly expedient. In figure 1 such a design is indicated, with the radial turbomachine RTM being attached to a gearbox GBX and the impeller IMP being attached to a shaft end of a pinion shaft PNS. The pinion shaft PNS is driven by a large wheel of a drive shaft DRS. The large wheel BGR preferably drives further pinion shafts PNS, which are also connected to radial turbomachines RTM in a manner that is not shown.

Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung sieht vor, dass ein Getriebeverdichter GTC mit einem Getriebekasten GBX vorgesehen ist, wobei an dem Getriebekasten GBX eine Radialturbomaschine RTM angebracht ist, die eine erfindungsgemäße Strömungsführung SFG aufweist. Hierbei ist die Strömungsführung SFG bevorzugt stromabwärts eines Laufrads IMP und stromaufwärts einer Zusammenführung COL angeordnet.A preferred application of the invention provides that a geared compressor GTC is provided with a gear box GBX, with a radial turbomachine RTM being attached to the gear box GBX, which has a flow guide SFG according to the invention. In this case, the flow guide SFG is preferably arranged downstream of an impeller IMP and upstream of a junction COL.

Die einzelnen Radialsegmente RSG sind zueinander weitestgehend zumindest abschnittsweise konzentrisch angeordnet und mittels Radialführungen RGE voneinander getrennt. Die Radialführungen RGE können auch als Radialleitschaufeln bezeichnet werden, die sich von einer Eintrittskannte LE bis zu einer Austrittskante TE entlang einer Durchströmungsrichtung erstrecken.The individual radial segments RSG are largely arranged concentrically at least in sections and are separated from one another by means of radial guides RGE. The radial guides RGE can also be referred to as radial guide vanes, which extend from an entry edge LE to an exit edge TE along a flow direction.

Die Figur 2 zeigt ausschnittsweise schematisch eine spezielle Ausbildung einer Radialturbomaschine RTM bzw. eines Radialturboverdichters CMP. Die Welle SFT ist hierbei bevorzugt hohl ausgebildet. Sowohl das Laufrad IMP - hier im Wesentlichen die Schaufeln BLD - als auch die Rückführstufe RST weisen im Wesentlichen axiale Zuströmungen und Abströmungen auf. Die Schaufeln BLD der Laufräder IMP weisen Eintrittskanten LEI und Austrittskanten TEI auf. Die Leitschaufeln VNS der Strömungsführung SFG stromabwärts eines Laufrads IMP weisen Eintrittskanten LE und Austrittskanten TE auf. Die axiale Stufenlänge LSG - definiert durch den Abstand der Eintrittskanten LEI der Schaufeln BLD zweier aufeinander folgender Laufräder IMP - ist im Verhältnis zu dem mittleren maximalen Strömungskanaldurchmesser DMM bevorzugt derart ausgelegt, dass gilt: 0,6<LSG/DMM<0,8.the figure 2 shows a detail of a special embodiment of a radial turbomachine RTM or a radial turbocompressor CMP. The shaft SFT is preferably hollow in this case. Both the impeller IMP—essentially the blades BLD here—and the recirculation stage RST have essentially axial inflows and outflows. The blades BLD of the impellers IMP have leading edges LEI and trailing edges TEI. The guide vanes VNS of the flow guide SFG downstream of an impeller IMP have leading edges LE and trailing edges TE. The axial step length LSG--defined by the distance between the leading edges LEI of the blades BLD of two consecutive impellers IMP--is preferably designed in relation to the mean maximum flow channel diameter DMM such that: 0.6<LSG/DMM<0.8.

Jeder dieser Radialsegmente RSG kann mit unterschiedlichen Anzahlen an Leitschaufeln VNS bestückt sein. Insofern ist Figur 3 zwar ausdrücklich auf einen Schnitt in Figur 2 bezogen, kann aber ebenso gut als Schnitt durch die Strömungsführung SFG der Figur 1 verstanden werden.
Die Schaufelzahl der Leitschaufeln VNS kann auch vom Ein- zum Austritt der Strömungsführung SFG für zumindest einzelne oder alle Radialsegmente RSG variieren. Es können als Leitschaufeln VNS auch Splitter-Blades und oder Rippenleitschaufeln eingesetzt werden. Grundsätzlich ist die Strömungsführung SFG zwar geometrisch komplex - kann aber technisch einfach und dennoch kostengünstig mit zum Beispiel additiven Fertigungsmethoden hergestellt werden.Each of these radial segments RSG can be equipped with different numbers of guide vanes VNS. In this respect, Figure 3 is expressly based on a section in figure 2 Related, but can just as well as a section through the flow guide SFG figure 1 be understood.
The number of vanes of the guide vanes VNS can also vary from the inlet to the outlet of the flow guide SFG for at least one or all of the radial segments RSG. Splitter blades and/or ribbed guide vanes can also be used as guide vanes VNS. Basically, although the flow guide SFG is geometrically complex, it can be manufactured in a technically simple and cost-effective manner, for example using additive manufacturing methods.

Claims (11)

Ringförmige statische Strömungsführung (SFG), die sich um eine Achse (X) entlang einer Umfangsrichtung (CDR) erstreckt, insbesondere für eine Radialturbomaschine (RTM),
wobei die Strömungsführung (SFG) derart ausgebildet ist, dass sie in einem Betrieb ein Prozessfluid (PFL) mit einer ersten mittleren Hauptströmungsgeschwindigkeit (MV1) führt und räumlich umlenkt in eine zweite mittlere Hauptströmungsgeschwindigkeit (MV2),
dadurch gekennzeichnet, dass
die umlenkende Strömungsführung (SFG) mittels Radialführungen (RGE) radial in mindestens zwei Ringkanäle aufgeteilt ist, so dass sich das Prozessfluid (PFL) bei der Durchströmung der Strömungsführung (SFG) in parallele Teilströme (PPF) aufteilt,
so dass die räumlich umlenkende Strömungsführung (SFG), derart ausgebildet ist, dass der räumliche Umlenkungswinkel (Δα) mindestens 50° beträgt und eine Verzögerung der mittleren Hauptströmungsgeschwindigkeit um mindestens 30% erfolgt.Annular static flow guide (SFG) extending about an axis (X) along a circumferential direction (CDR), in particular for a radial turbomachine (RTM),
wherein the flow guide (SFG) is designed in such a way that during operation it guides a process fluid (PFL) at a first average main flow velocity (MV1) and spatially deflects it into a second average main flow velocity (MV2),
characterized in that
the deflecting flow guide (SFG) is divided radially into at least two ring channels by means of radial guides (RGE), so that the process fluid (PFL) is divided into parallel partial flows (PPF) when it flows through the flow guide (SFG),
so that the spatially deflecting flow guide (SFG) is designed in such a way that the spatial deflection angle (Δα) is at least 50° and the mean main flow speed is delayed by at least 30%. Strömungsführung (SFG) nach Anspruch 1,
wobei die räumliche Umlenkung in Umfangsrichtung erfolgt, so dass die Umlenkung um einen Umlenkungswinkel (Δα) von mindestens 50°im Wesentlichen eine Umfangskomponente der mittleren Strömungsgeschwindigkeit des Prozessfluids (PFL) verändert.Flow guide (SFG) according to claim 1,
wherein the spatial deflection occurs in the circumferential direction, such that the deflection by a deflection angle (Δα) of at least 50° changes substantially a circumferential component of the mean flow velocity of the process fluid (PFL). Strömungsführung (SFG) nach Anspruch 1,
wobei die räumliche Umlenkung von radial nach axial erfolgt, so dass die Umlenkung um einen Umlenkungswinkel (Δα) von mindestens 50°im Wesentlichen eine Radialkomponente der mittleren Strömungsgeschwindigkeit des Prozessfluids (PFL) verändert.Flow guide (SFG) according to claim 1,
wherein the spatial deflection occurs from radial to axial such that the deflection by a deflection angle (Δα) of at least 50° substantially changes a radial component of the mean flow velocity of the process fluid (PFL). Strömungsführung (SFG) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
wobei die Radialsegmente (RSG) zueinander zumindest entlang Umfangsabschnitten im Wesentlichen konzentrisch angeordnet sind.Flow guide (SFG) according to claim 1, 2 or 3,
wherein the radial segments (RSG) are arranged essentially concentrically to one another at least along circumferential sections. Strömungsführung (SFG) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die Radialsegmente (RSG) Leitschaufeln (VNS) aufweisen, die das Prozessfluid (PFL) in parallele in Umfangsrichtung nebeneinander strömende Teilströme führt oder aufteilt.Flow guide (SFG) according to at least one of Claims 1 to 4,
wherein the radial segments (RSG) have guide vanes (VNS) which guide or divide the process fluid (PFL) into parallel partial flows flowing next to one another in the circumferential direction. Strömungsführung (SFG) nach Anspruch 5,
wobei die Radialsegmente (RSG) zueinander unterschiedliche Anzahlen an Leitschaufeln (VNS) aufweisen.Flow guide (SFG) according to claim 5,
wherein the radial segments (RSG) have different numbers of guide vanes (VNS) in relation to one another. Strömungsführung (SFG) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Leitschaufeln (VNS) zumindest teilweise als Splitterblades (SPV) oder als Rippenschaufeln (RBV) ausgebildet sind.Flow guide (SFG) according to at least one of the preceding claims 1 to 6,
wherein the guide vanes (VNS) are designed at least partially as splitter blades (SPV) or as rib vanes (RBV). Strömungsführung (SFG) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,
wobei die Strömungsführung (SFG) als eine Rückführstufe (RCH) eines Radialverdichters (RCO) ausgebildet ist.Flow guide (SFG) according to at least one of the preceding claims 1 to 7,
wherein the flow guide (SFG) is designed as a recirculation stage (RCH) of a centrifugal compressor (RCO). Strömungsführung (SFG) nach Anspruch 8,
wobei die Strömungsführung (SFG) eine im Wesentlichen axiale Zuströmung (INL) und eine im Wesentlichen axiale Abströmung (EXT) aufweist.Flow guide (SFG) according to claim 8,
wherein the flow guide (SFG) has a substantially axial inflow (INL) and a substantially axial outflow (EXT). Strömungsführung (SFG) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9,
wobei die Strömungsführung (SFG) als ein Diffusor (DFF) zur Anordnung zwischen einem Laufrad (IMP) und einem Sammler (VLT) mit radialer Zuströmung (INL) und im Wesentlichen axialer Abströmung (EXT) ausgebildet ist.Flow guide (SFG) according to at least one of the preceding claims 1 to 9,
wherein the flow guide (SFG) as a diffuser (DFF) for arrangement between an impeller (IMP) and a collector (VLT) with radial inflow (INL) and substantially axial outflow (EXT) is formed. Strömungsführung (SFG) nach Anspruch 10,
wobei ein mittlerer Eintrittsdurchmesser (D2) und ein maximaler Außendurchmesser (D) durch die Strömungsführung (SFG) definiert sind, wobei gilt: 1,3 ≤ D/D2 ≤ 1,5.Flow guide (SFG) according to claim 10,
wherein a mean inlet diameter (D2) and a maximum outer diameter (D) are defined by the flow guide (SFG), where: 1.3≦D/D2≦1.5.
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