WO2009129786A1 - Nachgeformter strömungspfad einer axialströmungsmaschine zur verringerung von sekundärströmung - Google Patents

Nachgeformter strömungspfad einer axialströmungsmaschine zur verringerung von sekundärströmung Download PDF

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WO2009129786A1
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blade
suction side
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compressor
chord
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PCT/DE2009/000529
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Inventor
Thomas Germain
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Mtu Aero Engines Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
    • F01D5/143—Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/145—Means for influencing boundary layers or secondary circulations
    • 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
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades

Definitions

  • the present invention relates to a compressor and / or turbine stage of an axial flow machine according to the preamble of patent claim 1.
  • Compressor and / or turbine stages of an axial flow machine also according to the invention consist of a rotor and a staggered axially stator, each with a series of circumferentially uniformly spaced blades as Strömungsleitiata mounted on a hub and / or an outer wall, the so-called shroud are.
  • Each gap formed between two adjacent blades forms a flow path for a working fluid which is bounded by the hub and / or shroud as the respective flow end wall.
  • the above-defined flow path is flowed through by the flow medium.
  • a secondary flow develops near the respective end wall, as the velocity of the main flow in the boundary layer along the end wall decreases as a result of the wall friction and thus also the centrifugal force generated by the blade curvature becomes smaller than in the middle of the flow path.
  • the flow medium at the end walls is displaced from the pressure side of one blade to the opposite suction side of the adjacent blade.
  • This secondary flow thus flows on the pressure side of the one blade from the center of the flow path to the respective end wall and at this from the pressure side of the one blade to the suction side of the adjacent blade.
  • the flow medium of the boundary layer accumulates near the end wall, then dissolves from the end wall and flows along the suction side to the center of the flow path.
  • This phenomenon is referred to in the art as "passage vortex.”
  • the larger the curvature of the blade the greater the pressure gradient across Flow path, which leads to an increased secondary flow velocity from the pressure to the suction side.
  • a secondary flow occurs as a result of a detachment of the end wall boundary layer from the end wall, at the moment when the flow medium reaches the profile nose of the respective blade.
  • This secondary flow is therefore also generally referred to as "horseshoe yortex.”
  • Vane profile changes, however, to influence the secondary flow sustainably positive, as this the flow field can be locally changed in different ways. Therefore, in the state of the art, targeted contouring of only the end wall surfaces has a positive influence on the "passage vortex” or the “horseshoe vortex” in order to reduce them in detail. It is also known to influence both the "passage vortex” and the “horseshoe vortex” at the same time, thus action of both phenomena to reduce the secondary flow as a whole.
  • the gist of the invention is therefore to form a convex portion on at least one end wall adjacent to the suction side near the nose of the one blade, (immediately) downstream of a concave portion along the suction side of the one blade.
  • the convex section can be replaced by a
  • the convex portion influences the "horseshoe vortex" by locally reducing the static pressure which promotes flow of the medium from the pressure side to the suction side of the one blade, thereby weakening the pressure-side arm of the "horseshoe vortex".
  • the in turn reinforcing suction arm or vortex of the "horseshoe vortex” can counteract the "passage vortex", which in turn is favored by the pressure gradient running transversely from the pressure side of the adjacent blade to the suction side of the one blade.
  • the reduction of the flow velocity in the above-defined concave portion causes a local increase of the static pressure in the suction side of the one blade (and thus a reduction of the pressure gradient), which additionally contributes to the weakening of the passage vortex.
  • the most favorable or most effective configuration of the contouring of the end wall according to the invention consists in preferentially extending the concave portion upstream of the region of the max. Suction side curvature of a blade to start. More preferably, the concave portion portion upstream of this area should be axially larger than the concave portion portion downstream of that area, while the end wall area around the profile nose must be convex (raised).
  • the convex portion begins on the suction side of a blade already upstream of the profile nose and ends shortly after the profile nose. This avoids that the aerodynamic load of the front blade area increases excessively, which may adversely affect the effect described above by the Endwandkonturtechnik.
  • the above-described inventive concave section in the region of the suction side of the one blade can be combined with an elevation in the front region of the pressure side of the adjacent blade, as is already known per se from the cited prior art.
  • the end wall inlet portion may optionally be given a non-axisymmetric shape, whereby the convex portion on the suction side of the one blade may be reduced in dimension.
  • the position of the subsequent concave section in the region of the suction side of the one blade can also be advanced in the direction of the profile nose. This measure additionally contributes to the aerodynamic relief of the front blade area.
  • FIG. 1 shows a blade pair with a flow path forming therebetween in cross-section and an end wall in plan view according to a first preferred embodiment of the invention and an associated diagram in which the convexity and concave portions of the end wall are shown by contouring over the chord and
  • FIG. 1 shows a blade pair with a flow path forming therebetween in cross-section and an end wall in plan view according to a first preferred embodiment of the invention and an associated diagram in which the convexity and concave portions of the end wall are shown by contouring over the chord
  • FIG. 2 shows a blade pair with a flow path forming therebetween in cross-section and an end wall in plan view according to a second preferred embodiment of the invention and an associated diagram in which the convexities of the convex and concave portions of the end wall due to contouring over the chord are shown.
  • FIG. 1 shows the cross-sectional profile of a blade pair 1, 1 'installed in a compressor or turbine stage, preferably an axial-flow machine. Accordingly, each of the two blades 1, 1 'of the compressor or turbine stage is mounted at its radially inner and / or outer end to a hub and / or an outer wall, for example a so-called “shroud", which radially adjoins one of two adjacent ones
  • Each of the illustrated blades 1, 1 ' has an upstream profile nose 3 and a downstream tear-off edge 4, a suction side 5 and a pressure side 6. Further, each blade 1, 1' by a chord S, which is a straight line from the profile nose 3 to Forms a tear projection 4 and defines a chord projection P, which represents a projection of the chord on a plane containing the central axis of the turbomachine. This corresponds to the x-axis of the diagram according to FIG. 1. All information regarding distances and dimensions are subsequently made in percent relative to the chord line length and are therefore applicable to blades of different sizes. Negative percentages refer to areas / positions upstream of the profiled nose 3 of the respective blade 1, 1 ', whereas percentages "> 100%" refer to areas / positions downstream of the spoiler edge 4 of the blade 1, 1'.
  • the pressure side 6 of the one blade 1 faces the suction side 5 of the adjacent blade 1 'in the circumferential direction.
  • the blades 1, 1 'thus cooperate with the end wall (s) 2 to form a number of flow paths in the circumferential direction therebetween, each having a gap width which generally varies from the path entry to the path exit , preferably narrowed.
  • a convex section 7 is formed with respect to the end wall plane. consisting of a transition to a trough or a bulge, which projects axially into the flow path between the blade pairs shown.
  • This convex portion 7 is located completely in the fluidically front part (upstream of the maximum suction side curvature) of the respective blade 1, 1 ' immediately adjacent to the profile nose 3.
  • the conical vexe section 7 gradually (flowing transitions) into a respect to the end wall plane concave section 8, which also forms immediately above the suction side surface of each blade 1, 1 'and with respect to the flow path is a trough or depression.
  • This concave portion 8 extends along the suction side 5 in the region of max. Saug.krümmung each blade 1, 1 'such that the concave portion 8 a greater proportion (> 50%) upstream of the position of the max. Saug.krümmung and axially upstream of the rear spoiler edge 4 of the blade 1, 1 'ends. It can also be seen from FIG. 1 and the contour lines drawn there that the concave section 8 lies at its lowest point approximately on the suction-side surface of the blade 1, 1 '.
  • Shovel 1, 1 'ends As can also be seen from the diagram of FIG. 1, the lower illustration, the convex portion 9 on the pressure side 6 precedes the concave portion 8 on the suction side 5 of each blade 1, 1 'in terms of flow.
  • the concave section 8 is oriented on the suction side 5 of each blade 1, 1 'relative to the first exemplary embodiment. play closer to profile nose 3 and start already at min. 0% chord and thus displaces the convex portion 7 on the suction side to the profile nose 3 so in a range of min. -10 to 0% chord S.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdichter- und/oder Turbinenstufe einer Axialströmungsmaschine mit einer Anzahl von eine Saugseite (5) sowie ein Druckseite (6) aufweisenden Schaufeln (1, 1'), die an ihren radial inneren und/oder äußeren Enden mit einer Nabe und/oder Außenwand (2) verbunden sind. Die Nabe und/oder Außenwand begrenzen radial einen Strömungspfad zwischen jeweils zwei benachbarten Schaufeln (1, 1'). Die Außenseite der Nabe und/oder die Innenseite der Außenwand (2) hat einen konvexen Abschnitt (7) auf der Saugseite (5) angrenzend an die Profilnase (3) der Schaufel (1, 1') sowie einen konkaven Abschnitt (8) unmittelbar stromab zum konvexen Abschnitt (7) auf der Saugseite (5) der Schaufel (1, 1').

Description

Nachgeformter Strömungspfad einer Axialströmungsmaschine zur Verringerung von Sekundärströmung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdichter- und/oder Turbinenstufe einer Axialströmungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Verdichter- und/oder Turbinenstufen einer Axialströmungsmaschine auch gemäß der Erfindung bestehen aus einem Rotor und einem hierzu axial versetzten Stator mit jeweils einer Reihe von in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Schaufeln als Strömungsleitelemente, die an einer Nabe und/oder einer Außenwand, der sogenannten shroud, montiert sind. Jeder zwischen zwei benachbarten Schaufeln sich ausbildende Spalt bildet einen Strömungspfad für ein Arbeitsmedium, welcher durch die Nabe und/oder den shroud als jeweilige Strömungsend wand begrenzt wird.
Während des Betriebs der Axialströmungsmaschine wird der vorstehend definierte Strömungspfad vom Strömungsmedium durchströmt. Hierbei entsteht nahe der jeweiligen Endwand eine Sekundärströmung, indem sich in der Grenzschicht längs der Endwand die Geschwindigkeit der Hauptströmung infolge der Wandreibung verringert und somit auch die durch die Schaufelkrümmung erzeugte Fliehkraft geringer wird als in der Mitte des Strömungspfads. In Folge dessen wird das Strömungsmedium an den Endwänden von der Druckseite der einen Schaufel zur gegenüberliegenden Saugseite der benachbarten Schau- fei verdrängt. Diese Sekundärströmung fließt somit an der Druckseite der einen Schaufel von der Mitte des Strömungspfads zu der jeweiligen Endwand und an dieser von der Druckseite der einen Schaufel zur Saugseite der benachbarten Schaufel. Dabei sammelt sich das Strömungsmedium der Grenzschicht nahe der Endwand an, löst sich dann von der Endwand und strömt entlang der Saugseite zur Mitte des Strömungspfades hin. Dieses Phänomen wird im Stand der Technik als „passage vortex" bezeichnet. Hierbei gilt, dass je größer die Krümmung der Schaufel ist, desto größer wird der Druckgradient quer zum Strömungspfad, was zu einer erhöhten Sekundärströmungsgeschwindigkeit von der Druck- zur Saugseite führt.
Des Weiteren entsteht im Bereich der Profϊlnasen jeder Schaufel eine Sekundärströmung infolge eines sich Ablösens der Endwandgrenzschicht von der Endwand, in dem Augenblick, in dem das Strömungsmedium die Profilnase der jeweiligen Schaufel erreicht. Hierdurch entstehen Wirbelzöpfe längs der Druck- und der Saugseite der jeweiligen Schaufel, welche zusammen die äußere Form eines Hufeisens bilden. Diese Sekundärströmung wird daher auch allgemein als „horseshoe yortex" bezeichnet. Je größer die Profilnase dabei ist, desto ausgeprägter wird der „horseshoe vortex", was letztlich in einen beträchtlichen Wirkungsgradverlust resultiert.
In Strömungspfaden mit dicken Schaufelquerschnitten und moderater Krümmung ist der „horseshoe vortex" die dominierende Sekundärströmung, wohingegen bei dünneren Schaufeln insbesondere in den letzten Stufen einer vorzugsweise als Niederdruckturbine ausgelegten Axialströmungsmaschine es der „passage vortex" ist, welcher maßgeblich zur Sekundärströmung beiträgt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die beiden vorstehend genannten Phänomene immer gleichzeitig in den einzelnen Stufen der Axialströmungsmaschine auftreten und sich dabei überlagern. Hierdurch entstehen Wirkungsgradverluste von bis zu 30%. Diese Überlagerungstendenz stellt im Stand der Technik ein wesentliches Problem dar, da die Modifikation des Strömungspfads insbesondere durch entsprechende Formung des Schaufelprofils zur Reduzierung des einen Phänomens eine nachteilige Wirkung auf das andere Phänomen haben kann.
Nicht achssymmetrische Endwandkonturen erlauben es im Gegensatz zu entsprechenden
Schaufelprofiländerungen jedoch, die Sekundärströmung nachhaltig positiv zu beeinflussen, da hierdurch das Strömungsfeld lokal auf unterschiedlichste Weise verändert werden kann. Daher wird im Stand der Technik durch gezielte Konturierung lediglich der Endwandflächen positiven Einfluss auf der „passage vortex" oder den „horseshoe vortex" ge- nommen, um diese im Einzelnen zu verringern. Es ist zudem bekannt, sowohl den „passage vortex" als auch den „horseshoe vortex" gleichzeitig zu beeinflussen und so die Inter- aktion beider Phänomene zu nutzen, um die Sekundärströmung im Gesamten zu reduzieren.
Als ein Stand der Technik bei der Konturierung von Endwänden zur Verringerung schäd- licher Sekundärströmungen sei beispielsweise die US 2007/0258818 Al genannt. Hier wird vorgeschlagen, die, einen Strömungspfad zwischen zwei benachbarten Schaufeln einer Axialströmungsmaschinenstufe radial begrenzende Endwand/Endwände mit einer lokal ausgebildeten Erhebung auf der Druckseite der einen Schaufel zu versehen, welche in Richtung zur gegenüberliegenden Saugseite der benachbarten Schaufel in eine schwach und vorzugsweise achssymmetrisch ausgeformte Mulde übergeht. Die Erhebung befindet sich dabei nahe der Profilnase, bzw. unmittelbar stromab zur Profilnase der einen Schaufel und erstreckt sich im Bereich der max. Krümmung der Druckseite dieser einen Schaufel.
Durch die besondere Konturierung der Endwand gemäß dem genannten Stand der Technik wird eine lokale Beschleunigung eines Teils der Endwandgrenzschicht erreicht. Diese Beschleunigung unterstützt die Tendenz des Strömungsmediums, der Oberfläche der Schaufel auf der Druckseite zu folgen, ohne sich von dieser abzulösen. Die Entstehung des allgemein bekannten „horseshoe vortex" kann so verzögert bzw. vermieden werden.
Angesichts des genannten Stands der Technik ist es jedoch nach wie vor die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aerodynamischen Verluste einer Axialströmungsmaschine infolge von Sekundärströmungen weiter zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Strömungspfad-Konturierung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht folglich in der Ausbildung eines konvexen Abschnitts auf zumindest einer Endwand angrenzend an die (im Bereich der) Saugseite nahe der Profilnase der einen Schaufel, (unmittelbar) in Strömungsrichtung gefolgt von einem konkaven Abschnitt längs der Saugseite der einen Schaufel. Der konvexe Abschnitt kann durch einen
Übergang zu einer Mulde oder zusätzlich als Erhebung erzeugt werden, während der kon- kave Abschnitt in einer Mulde vorzufinden ist. Der konvexe Abschnitt beeinflusst den „horseshoe vortex", indem der statische Druck, welcher eine Strömung des Mediums von der Druckseite zur Saugseite der einen Schaufel begünstigt, lokal verringert wird, wodurch der druckseitige Arm bzw. Wirbelzopf des „horseshoe vortex" abgeschwächt wird. Der im Gegenzug sich verstärkende saugeitige Arm bzw. Wirbelzopf des „horseshoe vortex" kann dem „passage vortex" entgegenwirken, welcher wiederum durch den quer von Druckseite der benachbarten Schaufel zur Saugseite der einen Schaufel verlaufenden Druckgradienten begünstigt wird. Des Weiteren bewirkt die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit im vorstehend definierten konkaven Abschnitt einen lokalen Anstieg des statischen Drucks im Bereich der Saugseite der einen Schaufel (und damit eine Verkleinerung des Druckgradienten), was zusätzlich zur Abschwächung des „passage vortex" beiträgt.
Es hat sich ferner gezeigt, dass die günstigste bzw. effektivste Konfiguration der erfindungsgemäßen Konturierung der Endwand darin besteht, den konkaven Abschnitt vor- zugsweise stromauf zu dem Bereich der max. Saugseitenkrümmung der einen Schaufel beginnen zu lassen. Weiter vorzugsweise sollte der konkave Abschnittsteil stromauf zu diesem Bereich axial größer sein als der konkave Abschnittsteil stromab zu diesem Bereich, während der Endwandbereich um die Profilnase konvex (erhöht) sein muss.
Hierfür ist es besonders günstig, wenn der konvexe Abschnitt auf der Saugseite der einen Schaufel bereits stromauf zu deren Profilnase beginnt und kurz nach der Profilnase endet. Hierdurch wird vermieden, dass die aerodynamische Belastung des vorderen Schaufelbereichs übergebührlich ansteigt, was sich nachteilig auf den vorstehend beschriebenen Effekt durch die Endwandkonturierung auswirken kann.
An dieser Stelle sei daraufhingewiesen, dass der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße konkave Abschnitt im Bereich der Saugseite der einen Schaufel mit einer Erhöhung im vorderen Bereich der Druckseite der benachbarten Schaufel kombinierbar ist, wie dies bereits per se aus dem eingangs zitierten Stand der Technik bekannt ist. Schließlich kann der Endwandeinlassbereich optional eine nicht achssymmetrische Form erhalten, wodurch der konvexe Abschnitt auf der Saugseite der einen Schaufel bezüglich seiner Dimensionierung verringert werden kann. In diesem Fall kann auch die Position des nachfolgenden konkaven Abschnitts im Bereich der Saugseite der einen Schaufel in Rich- tung zur Profilnase vorgerückt werden. Diese Maßnahme trägt zusätzlich zur aerodynamischen Entlastung des vorderen Schaufelbereichs bei.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaufelpaar mit dazwischen sich ausbildendem Strömungspfad im Querschnitt und einer Endwand in Draufsicht gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie ein zugeordnetes Diagramm, in welchem die Wölbungen der konvexen und konkaven Abschnitte der Endwand infolge Konturierung über der Profilsehne dargestellt ist und
Fig. 2 ein Schaufelpaar mit dazwischen sich ausbildendem Strömungspfad im Querschnitt und einer Endwand in Draufsicht gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie ein zugeordnetes Diagramm, in welchem die Wölbungen der konvexen und konkaven Abschnitte der Endwand infolge Konturierung über der Profilsehne dargestellt ist.
In Fig. 1 ist das Querschnittsprofil eines in einer Verdichter- oder Turbinenstufe vorzugsweise einer Axialströmungsmaschine eingebauten Schaufelpaares 1, 1 ' dargestellt. Demzufolge ist jede der beiden Schaufeln 1, 1 ' der Verdichter- oder Turbinenstufe an ihrem radial inneren und/oder äußeren Ende an eine Nabe und/oder einer Außenwand, beispiels- weise einem sogenannten „shroud" montiert, welche radial einen von zwei benachbarten
Schaufeln diesen Aufbaus ausgebildeten spaltförmigen Strömungspfad begrenzen. Im Nachfolgenden werden die Nabe und/oder die Außenwand grundsätzlich als Endwand 2 bezeichnet. Diese ist in der anliegenden Fig. 1 in Draufsicht als Bildebene dargestellt.
Jede der dargestellten Schaufeln 1, 1 ' hat eine stromaufwärtige Profilnase 3 und eine stro- mabwärtige Abrisskante 4, eine Saugseite 5 und eine Druckseite 6. Ferner ist jede Schaufel 1, 1' durch eine Profilsehne S, welche eine Gerade von der Profilnase 3 zur Abrisskante 4 bildet und eine Sehnenprojektion P definiert, welche eine Projektion der Profilsehne auf eine Ebene darstellt, welche die Mittelachse der Strömungsmaschine enthält. Diese entspricht der x-Achse des Diagramms gemäß der Fig. 1. Sämtliche Angaben bezüglich Ab- stände und Dimensionen werden nachfolgend in Prozent bezogen auf die Profilsehnenlänge gemacht und sind daher auf Schaufeln unterschiedlicher Größe anwendbar. Negative Prozentangaben beziehen sich auf Bereiche/Positionen stromaufwärtig zur Profϊlnase 3 der jeweiligen Schaufel 1, 1 ', wohingegen Prozentangaben „> 100%" Bereiche/Positionen stromab zur Abrisskante 4 der Schaufel 1, 1 ' betreffen.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen konstruktiven Aufbau liegt die Druckseite 6 der einen Schaufel 1 der Saugseite 5 der jeweils benachbarten Schaufel 1 ' in Umfangsrichtung gesehen gegenüber. Die Schaufeln 1, 1 ' wirken somit mit der/den Endwänden 2 zusammen, um eine Anzahl von in Umfangsrichtung sich aneinander reihenden Strömungspfa- den zwischen sich zu bilden, die jeweils eine Spaltbreite aufweisen, welche sich im allgemeinen ausgehend vom Pfadeintritt bis zum Pfadaustritt verändert, vorzugsweise verschmälert.
Wie nunmehr in Fig. 1 , obere Abbildung zu erkennen ist, bildet sich in der dargestellten einen Endwand 2 im Bereich der Saugseite 5 jeder Schaufel 1, 1 ' (d.h. oberhalb der saug- seitigen Fläche) ein bezüglich der Endwandebene konvexer Abschnitt 7 aus, bestehend aus einem Übergang zu einer Mulde oder einer Auswölbung, die axial in den Strömungspfad zwischen dem gezeigten Schaufelpaar hineinragt. Dieser konvexe Abschnitt 7 befindet sich vollständig im strömungstechnisch vorderen Teil (stromauf zur max. Saugseiten- krümmung) der jeweiligen Schaufel 1, 1 ' unmittelbar angrenzend an die Profilnase 3.
Längs der Saugseite 5 in Richtung hintere Abrisskante 4 jeder Schaufel 1, 1 ' geht der kon- vexe Abschnitt 7 allmählich (fließende Übergänge) in einen bezüglich der Endwandebene konkaven Abschnitt 8 über, der sich ebenfalls unmittelbar oberhalb der saugseitigen Fläche jeder Schaufel 1, 1 ' ausbildet und bezüglich des Strömungspfads eine Mulde oder Vertiefung darstellt.
Dieser konkave Abschnitt 8 erstreckt sich längs der Saugseite 5 im Bereich der max. Saugseitenkrümmung jeder Schaufel 1, 1 ' derart, dass der konkave Abschnitt 8 einen größeren Anteil (> 50%) stromauf zu der Position der max. Saugseitenkrümmung hat und axial stromauf zur hinteren Abrisskante 4 der Schaufel 1, 1 ' endet. Auch ist aus der Fig. 1 und den dort eingezeichneten Höhenlinien zu entnehmen, dass der konkave Abschnitt 8 in seinem tiefsten Punkt in etwa auf der saugseitigen Fläche der Schaufel 1, 1 ' liegt.
Schließlich ist auf der Druckseite 6 jeder Schaufel 1, 1 ' im Bereich der max. Druckseitenkrümmung ein konvexer Abschnitt 9 in der gezeigten Endwand 2 ausgeformt, der unmit- telbar stromab zur Profilnase 3 beginnt und stromauf zur hinteren Abrisskante 4 jeder
Schaufel 1, 1 ' endet. Wie ferner aus dem Diagramm der Fig. 1, untere Abbildung zu entnehmen ist, ist der konvexe Abschnitt 9 auf der Druckseite 6 dem konkaven Abschnitt 8 auf der Saugseite 5 jeder Schaufel 1, 1 ' strömungstechnisch vorgelagert.
Demzufolge erstreckt sich der konkave Abschnitt 8 auf der Saugseite 5 jeder Schaufel 1 ,
1 ' axial in einem Bereich von 20% bis max. 75% Profϊlsehne S und der konvexe Abschnitt 7 axial in einem Bereich von -10% bis max. 20% Profilsehne S. Der gegenüberliegende druckseitige konvexe Abschnitt 9 erstreckt sich ferner axial in einem Bereich von 0% bis max. 60% Profilsehne S.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei im Nachfolgenden lediglich auf die Unterschiede zum vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel eingegangen werden soll.
Wie aus der Fig. 2, obere Abbildung zu entnehmen ist, orientiert sich der konkave Abschnitt 8 auf der Saugseite 5 jeder Schaufel 1, 1 ' gegenüber dem ersten Ausführungsbei- spiel näher zur Profilnase 3 und beginnt bereits bei min. 0% Profilsehne und verdrängt somit den konvexen Abschnitt 7 auf der Saugseite bis vor die Profilnase 3 also in einen Bereich von min. -10 bis 0% Profilsehne S. Der konvexe Abschnitt 9 auf der Druckseite 6 jeder Schaufel 1, 1 ' bleibt gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel unverändert.

Claims

Patentansprüche
1. Verdichter- und/oder Turbinenstufe einer Axialströmungsmaschine mit einer Anzahl von eine Saugseite (5) sowie ein Druckseite (6) aufweisenden Schaufeln (1, 1 '), die an ihren radial inneren und/oder äußeren Enden mit einer Nabe und/oder
Außenwand (2) verbunden sind, welche radial einen Strömungspfad zwischen jeweils zwei benachbarten Schaufeln (1, 1 ') begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite der Nabe und/oder die Innenseite der Außenwand (2) einen konvexen Abschnitt (7) auf der Saugseite (5) angrenzend an eine Profilnase (3) der Schaufel (1 , 1 ') sowie einen konkaven Abschnitt (8) unmittelbar stromab zum konvexen Abschnitt (7) auf der Saugseite (5) der Schaufel (1, 1 ') hat.
2. Verdichter- und/oder Turbinenstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Abschnitt (8) stromauf zu einem Bereich der max. Saugseiten- krümmung der Schaufel (1, 1 ') beginnt.
3. Verdichter- und/oder Turbinenstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Abschnittsteil stromauf zu dem Bereich der max. Saugseitenkrümmung axial größer ist als der konkave Abschnittsteil stromab zu diesem Bereich.
4. Verdichter- und/oder Turbinenstufe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der konvexe Abschnitt (7) auf der Saugseite (5) der Schaufel (1, 1 ') stromauf zu deren Profilnase (3) beginnt und stromab zu der Pro- filnase (3) endet.
5. Verdichter- und/oder Turbinenstufe nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Erhöhung (9) der Außenseite der Nabe und/oder der Innenseite der Außenwand (2) auf der Druckseite (6) der Schaufel (1, 1 ') vorzugs- weise im Bereich der max. Druckseitenkrümmung.
6. Verdichter- und/oder Turbinenstufe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der konvexe Abschnitt (7) auf der Saugseite (5) der Schaufel (1, 1 ') in einem Bereich von -10% bis 20% Profilsehne (s) und der konkave Abschnitt (8) auf der Saugseite (5) der Schaufel (1, 1 ') in einem Bereich von 0% bis 80% Profilsehne (s) befindet.
7. Verdichter- und/oder Turbinenstufe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der konvexe Abschnitt (7) auf der Saugseite (5) der Schaufel (1, 1 ') in einem Bereich von 0% bis 20% Profilsehne (s) und der konkave Abschnitt (8) auf der Saugseite (5) der Schaufel (1, 1 ') in einem Bereich von 20% bis 75% Profilsehne (s) erstreckt.
8. Verdichter- und/oder Turbinenstufe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der konvexe Abschnitt (7) auf der Saugseite (5) der Schaufel (1, 1 ') in einem Bereich von -10% bis 0% Profilsehne (s) und der konkave Abschnitt (8) auf der Saugseite (5) der Schaufel (1, 1 ') in einem Bereich von 0% bis 80%, vorzugsweise 75% Profilsehne (s) erstreckt.
9. Verdichter- und/oder Turbinenstufe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass sich die max. Tiefe des konkaven Abschnitts (8) auf der Saugseite (5) der Schaufel (1, 1 ') in einem Bereich von 25% bis 75% oder 0% bis 50% Profilsehne (s) und sich die max. Höhe des konvexen Abschnitts (7) auf der Saugseite (5) der Schaufel (1, 1 ') in einem Bereich von 10% bis 40% Profilsehne (s) befindet.
10. Verdichter- und/oder Turbinenstufe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endwandeinlassbereich, d.h. der Einlassbereich der Nabe und/oder der Außenwand (2), eine nicht achssymetrische Form aufweist.
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