DE102012215413A1

DE102012215413A1 - Assembly for axial flow turbomachine in two-phase jet engine, has guide vanes and diffuser connected with each other through connecting portions, where guide vanes are provided with radially inner stator hub and radially outer housing ring

Info

Publication number: DE102012215413A1
Application number: DE201210215413
Authority: DE
Inventors: Jens ORTMANNS; Bernd Becker; Johannes Zinkewitz; Andreas Scholz; Roland Heinrich; Andrew Cox; Knut Rosenau
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: DE102012215413B4

Abstract

The assembly has guide vanes (5a, 5b) provided along a flow direction of a diffuser (6). The diffuser is provided with a compressor at the guide vanes. The guide vanes and the diffuser are produced separately. The guide vanes and the diffuser are connected with each other through connecting portions (81, 82). The guide vanes are provided with a radially inner stator hub (52) and a radially outer housing ring (51). The diffuser comprises a radially inner diffuser ring (62) and a radially outer diffuser ring (61).

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe einer Axialturbomaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Baugruppe ist beispielsweise in einem Strahltriebwerk angeordnet. The invention relates to an assembly of an axial turbomachine according to the preamble of claim 1. Such an assembly is arranged for example in a jet engine.

Es ist bekannt, dass am Ende eines Hochdruckverdichters einer Gasturbine ein Nachleitrad angeordnet ist, dass den Drall aus der Strömung nimmt, um eine axiale Abströmung aus dem Verdichter zu ermöglichen. Bevor die Strömung einer anschließenden Brennkammer zugeführt wird, wird sie in einem Diffusor möglichst verlustarm mit dem Ziel eines maximalen Druckrückgewinns verzögert. Es ist weiter bekannt, ein solches Ausgangsleitrad und einen solchen Diffusor als ein integrales Bauteil auszubilden, dass mit der Brennkammer verbunden ist. It is known that at the end of a high-pressure compressor of a gas turbine, a Nachleitrad is arranged, which takes the swirl from the flow to allow an axial outflow from the compressor. Before the flow is fed to a subsequent combustion chamber, it is delayed in a diffuser with as little loss as possible with the aim of maximum pressure recovery. It is further known to form such Ausgangsleitrad and such a diffuser as an integral part that is connected to the combustion chamber.

Aus der WO 2010/063583 A1 ist eine Axialturbomaschine bekannt, bei der ein Ringdiffusor stromab eines Nachleitrads einer Verdichterstufe angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass sowohl die Außenwand des Nachleitrads als auch die Außenwand des Ringdiffusors durch einen Leitschaufelträger gebildet sind, so dass der Ringdiffusor am Nachleitrad befestigt ist. From the WO 2010/063583 A1 An axial turbomachine is known in which a ring diffuser is arranged downstream of a Nachleitrads a compressor stage. It is envisaged that both the outer wall of the Nachleitrads and the outer wall of the ring diffuser are formed by a vane carrier, so that the ring diffuser is attached to the Nachleitrad.

Aus der US 2011/031 81 72 A1 ist ein Axialverdichter mit einer Tandemanordnung von zwei hintereinander angeordneten Schaufelreihen beschrieben. From the US 2011/031 81 72 A1 is described an axial compressor with a tandem arrangement of two successively arranged rows of blades.

Es besteht ein Bedarf, Baugruppen der genannten Art mit geringen Toleranzen auszubilden, um negative Einflüsse auf die Strömungsumlenkung im Nachleitrad und Druckverluste zu vermeiden. There is a need to form assemblies of the type mentioned with low tolerances in order to avoid negative influences on the flow deflection in Nachleitrad and pressure losses.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Baugruppe einer Axialturbomaschine mit einem Nachleitrad und einem Verdichter bereitzustellen, bei der zumindest das Nachleitrad mit geringen Toleranzen ausgeführt ist. Accordingly, the present invention based on the object to provide an assembly of an axial turbomachine with a Nachleitrad and a compressor, wherein at least the Nachleitrad is designed with low tolerances.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by an assembly with the features of claim 1. Embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Danach sieht die vorliegende Erfindung eine Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad am Ausgang eines Verdichters und einem sich an das Nachleitrad in Strömungsrichtung anschließenden Diffusor vor. Das mindestens ein Nachleitrad und der Diffusor sind gesondert hergestellt oder das mindestens eine Nachleitrad und der Diffusor umfassen gesondert hergestellte Teile, wobei das Nachleitrad und der Diffusor oder die gesondert hergestellten Teile, die das Nachleitrad und den Diffusor bilden, über Verbindungsbereiche miteinander verbunden sind. Thereafter, the present invention provides an assembly with at least one Nachleitrad at the output of a compressor and a subsequent to the Nachleitrad in the flow direction diffuser. The at least one idler and the diffuser are made separately or the at least one idler and the diffuser comprise separately manufactured parts, wherein the Nachleitrad and the diffuser or the separately manufactured parts which form the Nachleitrad and the diffuser are connected to each other via connecting portions.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht somit vor, das Nachleitrad eines Verdichters und einen sich daran anschließenden Diffusor nicht als integrales, einstückig ausgebildetes Teil auszubilden, sondern aus mehreren, unabhängig voneinander hergestellten Teilen zusammenzusetzen. The solution according to the invention thus provides that the secondary impeller of a compressor and an adjoining diffuser are not formed as an integral, integrally formed part, but assembled from a plurality of parts produced independently of one another.

Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass mindestens ein Nachleitrad sowie der Diffusor jeweils eine unabhängig voneinander hergestellte, vorgefertigte Baugruppe bilden, die miteinander verbunden werden. Alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Nachleitrad und/oder der Diffusor aus mehreren gesondert hergestellten Teilen bestehen, die nicht vorab zu einer Unterbaugruppe zusammengesetzt werden, sondern die bei ihrer Zusammensetzung insgesamt das mindestens eine Nachleitrad und den Diffusor bilden. Die erfindungsgemäße Lösung umfasst zahlreiche Möglichkeiten einer gesonderten Herstellung einzelner Komponenten der Baugruppe und deren Verbindung zu Unterbaugruppen oder zu der Gesamtbaugruppe. It can be provided, for example, that at least one Nachleitrad and the diffuser each form an independently manufactured, prefabricated assembly, which are interconnected. Alternatively, for example, be provided that the Nachleitrad and / or the diffuser consist of several separately manufactured parts that are not previously assembled to form a subassembly, but in total in their composition form the at least one Nachleitrad and the diffuser. The solution according to the invention comprises numerous options for a separate production of individual components of the assembly and their connection to subassemblies or to the overall assembly.

Die erfindungsgemäße Lösung ist mit dem Vorteil einer höheren Fertigungsgenauigkeit in Bezug auf die Geometrie des mindestens einen Nachleitrads gekennzeichnet. Durch eine getrennte Fertigung eines Nachleitrads vom Diffusor kann eine höhere Güte des Nachleitrads beispielsweise in Bezug auf Oberfläche und Geometrie erreicht werden, mit dem Vorteil verringerter Nachleitradverluste und einer verbesserten Strömungsumlenkung. The solution according to the invention is characterized by the advantage of a higher manufacturing accuracy with respect to the geometry of the at least one Nachleitrads. By separately producing a Nachleitrads from the diffuser, a higher quality of the Nachleitrads for example, in terms of surface and geometry can be achieved, with the advantage of reduced Nachleitradverluste and improved flow deflection.

Diese Vorteile kommen in besonderem Maße zur Geltung, wenn die Baugruppe zwei in Strömungsrichtung in Tandemanordnung hintereinander angeordnete Nachleiträder umfasst, wie es eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht. Dabei weist jedes Nachleitrad genau eine Schaufelreihe auf. Durch die höhere Fertigungsgenauigkeit in Bezug auf die Geometrie der Tandemanordnung kann erreicht werden, dass die Tandemgeometrie nahe am optimalen aerodynamischen Design liegt und eine verlustreduzierte Strömung des Nachleitrads in Tandemanordnung erfolgt. These advantages are particularly effective if the assembly comprises two guide vanes arranged one behind the other in the flow direction in tandem arrangement, as provided by an embodiment of the invention. Each Nachleitrad has exactly one blade row. Due to the higher manufacturing accuracy with respect to the geometry of the tandem arrangement can be achieved that the tandem geometry is close to the optimal aerodynamic design and a loss-reduced flow of Nachleitrads done in tandem.

Ein Nachleitrad wird auch als Ausgangsleitrad oder OGV ("Outlet Guide Vane") bezeichnet. Ein solches Nachleitrad wird üblicherweise durch die Statorstufe der letzten Verdichterstufe eines Verdichters bereitgestellt. Der Diffusor besitzt die Aufgabe, die Geschwindigkeit der aus dem Verdichter kommenden Luft zu reduzieren. Dabei wird die kinetische Energie der Strömung in eine statische Druckerhöhung gewandelt und die Luft möglichst gleichmäßig verteilt einer Brennkammer zugeführt. A Nachleitrad is also referred to as Ausgangsleitrad or OGV ("Outlet Guide Vane"). Such a Nachleitrad is usually provided by the stator stage of the last compressor stage of a compressor. The purpose of the diffuser is to reduce the velocity of the air coming out of the compressor. The kinetic energy of the flow is converted into a static pressure increase and the air is distributed as evenly as possible to a combustion chamber.

In einer Ausgestaltung der Erfindung bei Verwendung von zwei Nachleiträdern in Tandemanordnung ist vorgesehen, dass die beiden Nachleiträder gesondert hergestellt sind oder gesondert hergestellte Teile umfassen, die über Verbindungsbereiche miteinander verbunden sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass zumindest die Schaufeln der Schaufelreihen der beiden Nachleiträder gemeinsam hergestellt und an einem Annulusring einseitig eingespannt sind. In one embodiment of the invention when using two Nachleiträdern in tandem, it is provided that the two Nachleiträder are made separately or separately manufactured parts, which are interconnected via connecting areas. Alternatively it can be provided that at least the blades of the rows of blades of the two Nachleiträder are made together and clamped on one side on a Annulusring.

Eine weitere Ausgestaltung einer Baugruppe mit zwei Nachleiträdern in Tandemanordnung sieht vor, dass das axial vordere der Nachleiträder eine erste bauliche Einheit und das axial hintere der Nachleiträder zusammen mit dem Diffusor eine zweite bauliche Einheit bereitstellt, die über Verbindungsbereiche miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung ist somit nur eines der Nachleiträder unabhängig von dem Diffusor hergestellt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die zweite bauliche Einheit mit dem hinteren der Nachleiträder und dem Diffusor in kostengünstiger Weise aus einem Gussteil hergestellt ist, während das axial vordere der Nachleiträder mit hoher Fertigungsgenauigkeit ausgebildet ist. A further embodiment of an assembly with two Nachleiträdern in tandem arrangement provides that the axially front of the Nachleiträder a first structural unit and the axially rear of the Nachleiträder together with the diffuser provides a second structural unit, which are interconnected via connecting areas. In this embodiment, therefore, only one of the Nachleiträder is made independently of the diffuser. It can be provided that the second structural unit is made with the rear of the Nachleiträder and the diffuser in a cost effective manner from a casting, while the axially front of the Nachleiträder is formed with high manufacturing accuracy.

Zur Bereitstellung einer hohen Fertigungsgenauigkeit eines oder mehrerer Nachleiträder der Baugruppe werden diese beispielsweise mittels Schmieden, Fräsen, Sintern, Erodieren, Schleifen oder elektrochemischem Abtragen (ECM) hergestellt. To provide a high manufacturing accuracy of one or more Nachleiträder the assembly they are produced for example by means of forging, milling, sintering, eroding, grinding or electrochemical machining (ECM).

Die einzelnen, gesondert hergestellten Komponenten der Baugruppe sind beispielsweise durch eine Schraubverbindung, insbesondere eine Flanschverbindung, und/oder eine Schweißverbindung miteinander verbunden. Die Verbindung der Komponenten erfolgt dabei in Verbindungsbereichen, die beispielsweise durch die Schraub- oder Schweißverbindungen gebildet sind. Dabei können grundsätzlich beliebige ausreichend stabile Verbindungstechniken zum Einsatz kommen. The individual, separately manufactured components of the assembly are connected to one another, for example, by a screw connection, in particular a flange connection, and / or a welded connection. The connection of the components takes place in connection areas, which are formed for example by the screw or welded connections. In principle, any sufficiently stable connection techniques can be used.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist das mindestens eine Nachleitrad eine radial innen liegende Leitradnabe und einen radial außen liegenden Gehäusering auf. Der Diffusor weist einen radial innen liegenden Diffusorring und einen radial außen liegenden Diffusorring auf. Zwischen Leitradnabe und Gehäusering sowie zwischen radial innen liegendem und radial außen liegendem Diffusorring ist jeweils der Strömungskanal ausgebildet. Dabei sind die radial innen liegenden Leitradnabe und der radial innen liegende Diffusorring sowie der radial außen liegenden Gehäusering und der radial außen liegende Diffusorring über Verbindungsbereiche miteiander verbunden sind. According to one embodiment of the invention, the at least one Nachleitrad on a radially inner Leitradnabe and a radially outer housing ring. The diffuser has a radially inner diffuser ring and a radially outer diffuser ring. Between Leitradnabe and housing ring and between radially inner and radially outer diffuser ring each of the flow channel is formed. Here, the radially inner Leitradnabe and the radially inner diffuser ring and the radially outer housing ring and the radially outer diffuser ring are connected miteiander via connecting areas.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaufeln der Schaufelreihe des mindestens einen Nachleitrads sowohl an der Leitradnabe als auch am Gehäusering eingespannt. Die Schaufeln sind somit zweifach eingespannt. According to one embodiment of the invention, the blades of the blade row of the at least one Nachleitrads are clamped both on the Leitradnabe and on the housing ring. The blades are thus clamped twice.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind die Schaufeln der Schaufelreihe des mindestens einen Nachleitrads einseitig am Gehäusering oder an der Leitradnabe eingespannt, so dass sie ein freies Ende besitzen. Bei dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die nicht mit der Schaufelreihe verbundene Komponente (also die Leitradnabe, wenn die Schaufelreihe am Gehäusering einseitig eingespannt ist, oder der Gehäusering, wenn die Schaufelreihe an der Leitradnabe einseitig eingespannt ist) als gesondert hergestelltes Teil ausgebildet ist, das mit dem angrenzenden Diffusorring verbunden ist. According to an alternative embodiment, the blades of the blade row of the at least one Nachleitrads are clamped on one side on the housing ring or on the Leitradnabe so that they have a free end. In this embodiment, it can be provided that the component not connected to the blade row (ie the stator hub, if the blade row is clamped on one side of the housing ring, or the housing ring, if the blade row is clamped on one side of the stator hub) is designed as a separately produced part, which is connected to the adjacent diffuser ring.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schaufeln der Schaufelreihen durch Einzelschaufeln einer Einzelschaufelreihe erzeugt worden sind, in die nachträglich ein Schlitz eingebracht worden ist. Ein solcher Schlitz kann beispielsweise durch Erodieren, Schleifen, Fräsen oder elektrochemisches Abtragen eingebracht werden. A further embodiment of the invention provides that the blades of the blade rows have been produced by individual blades of a single blade row, in which a slot has subsequently been introduced. Such a slot can be introduced, for example, by erosion, grinding, milling or electrochemical removal.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen sein, dass zwei Nachleiträder in Tandemanordnung in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei die Schaufeln der Schaufelreihe des einen Nachleitrads einseitig am Gehäusering und die Schaufeln der Schaufelreihe des anderen Nachleitrads einseitig an der Leitradnabe eingespannt sind, so dass eine unterschiedliche Zuordnung der Schaufelreihen zu Gehäusering und Leitradnabe vorliegt. In a further embodiment it can be provided that two Nachleiträder are arranged in tandem arrangement in the flow direction one behind the other, wherein the blades of the blade row of a Nachleitrads are clamped on one side on the housing ring and the blades of the blade row of the other Nachleitrads on one side of the Leitradnabe, so that a different assignment the blade rows to housing ring and Leitradnabe is present.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Gehäusering mehrteilig ausgebildet ist, wobei die Schaufeln einer oder mehrerer Schaufelreihen an einem Teil-Gehäusering befestigt oder ausgebildet sind, und wobei der Teil-Gehäusering in eine ringförmige Aussparung in einem weiteren Teil-Gehäusering eingesetzt wird. Diese Ausgestaltung erleichtert es, eine oder mehrere Schaufelreihen zu fertigen, da durch ihre Verbindung lediglich mit einem Teil-Gehäusering eine kleinere und leichter zu bearbeitende Unterbaugruppe vorliegt. A further embodiment of the invention provides that the housing ring is formed in several parts, wherein the blades of one or more rows of blades are attached or formed on a partial housing ring, and wherein the partial housing ring is inserted into an annular recess in a further part housing ring , This embodiment makes it easier to manufacture one or more rows of blades, since their connection with only a partial housing ring a smaller and easier-to-edit subassembly is present.

Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass in den Diffusor Streben zur Aufnahme mechanischer Lasten integriert sind. Solche Streben werden auch als „Struts“ bezeichnet. Sie dienen allgemein der Aufnahme struktureller oder mechanischer Lasten und verbinden insbesondere die Innenwand und die Außenwand des Diffusors. Auf Streben kann jedoch verzichtet werden, wenn ein mit dem Diffusor verbundenes Nachleitrad eine ausreichende strukturelle Stärke aufweist, um die erforderlichen mechanischen Lasten aufzunehmen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Schaufeln der Schaufelreihe mindestens einen Nachleitrads zweiseitig eingespannt sind. A further embodiment variant of the invention provides that struts for receiving mechanical loads are integrated into the diffuser. Such aspirations are also called "struts". They generally serve to receive structural or mechanical loads and in particular connect the inner wall and the outer wall of the diffuser. But struts can be dispensed with if an associated with the diffuser Nachleitrad has sufficient structural strength to accommodate the required mechanical loads. This is especially the case when the blades of the Blade row at least one Nachleitrads are clamped on two sides.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to the figures of the drawing with reference to several embodiments. Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei eine das Nachleitrad bildende Unterbaugruppe und eine den Diffusor bildende Unterbaugruppe entlang Verbindungsbereichen miteinander verbunden sind; 1 a first embodiment of an assembly having at least one Nachleitrad and a diffuser, wherein a Nachleitrad forming subassembly and a diffuser forming subassembly are interconnected along connecting portions;

2 zwei Nachleiträder in Tandemanordnung zum einen in Schnittdarstellung und zum anderen in einer Darstellung als Strömungsgitter unter Darstellung des axialen und tangentialen Abstands zwischen den Schaufeln zweier in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Schaufelreihen; 2 two Nachleiträder in a tandem arrangement for a sectional view and the other in a representation as a flow grid, showing the axial and tangential distance between the blades of two successively arranged in the flow direction blade rows;

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei die Baugruppe zwei gesondert hergestellte und miteinander verbundene Nachleiträder in Tandemanordnung umfasst; 3 a further embodiment of an assembly with at least one Nachleitrad and a diffuser, the assembly comprises two separately manufactured and interconnected Nachleiträder in tandem arrangement;

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei zwei Nachleiträder in Tandemanordnung vorgesehen und deren Schaufelreihen einseitig eingespannt sind; 4 a further embodiment of an assembly with at least one Nachleitrad and a diffuser, wherein two Nachleiträder provided in tandem and the blade rows are clamped on one side;

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei zwei Nachleiträder in Tandemanordnung vorgesehen sind und das axial hintere der Nachleiträder zusammen mit dem Diffusor eine bauliche Einheit bildet; 5 a further embodiment of an assembly with at least one Nachleitrad and a diffuser, wherein two Nachleiträder are provided in tandem and forms the axially rear of the Nachleiträder together with the diffuser a structural unit;

6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei die Baugruppe zwei Nachleiträder in Tandemanordnung umfasst, die jeweils gesondert hergestellt und miteinander verbunden sind, wobei die Schaufelreihen der Nachleiträder jeweils einseitig eingespannt sind; 6 a further embodiment of an assembly with at least one Nachleitrad and a diffuser, the assembly comprises two Nachleiträder in tandem arrangement, which are each made separately and connected to each other, wherein the blade rows of Nachleiträder are each clamped on one side;

7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei zwei Nachleiträder in Tandemanordnung vorgesehen sind und eines der Nachleiträder einseitig an einem Gehäusering und das andere der Nachleiträder einseitig an einer Leitradnabe eingespannt ist; 7 a further embodiment of an assembly with at least one Nachleitrad and a diffuser, wherein two Nachleiträder are provided in tandem and one of the Nachleiträder is clamped on one side on a housing ring and the other of the Nachleiträder on one side to a Leitradnabe;

8 ein Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor, wobei zwei Nachleiträder in Tandemanordnung vorgesehen sind, deren Schaufelreihen an einem Teil-Gehäusering angeordnet sind; 8th an embodiment of an assembly with at least one Nachleitrad and a diffuser, wherein two Nachleiträder are provided in tandem arrangement, the blade rows are arranged on a partial housing ring;

9 schematisch die Herstellung zweier Schaufelreihen durch Ausbildung eines Schlitzes in den Einzelschaufeln einer Einzelschaufelreihe; 9 schematically the production of two rows of blades by forming a slot in the individual blades of a single blade row;

10 ein Ausführungsbeispiel einer Baugruppe mit mindestens einem Nachleitrad und einem Diffusor entsprechend der 1, wobei in den Diffusor zusätzlich Streben zur Aufnahme mechanischer Lasten integriert sind; 10 an embodiment of an assembly with at least one Nachleitrad and a diffuser according to the 1 , wherein in the diffuser in addition struts are integrated for receiving mechanical loads;

11 in vereinfachter Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Strahltriebwerks, in das eine erfindungsgemäße Baugruppe integriert ist; und 11 in a simplified representation of an embodiment of a jet engine, in which an assembly according to the invention is integrated; and

12 eine Baugruppe mit einem Nachleitrad und einem Verdichter gemäß dem Stand der Technik. 12 an assembly with a Nachleitrad and a compressor according to the prior art.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand einer in ein Strahltriebwerk integrierten Baugruppe beschrieben. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung gelten jedoch in gleicher Weise für andere Axialturbomaschinen. The invention will be described below by way of example with reference to an integrated into a jet engine assembly. However, the principles of the present invention apply equally to other axial turbomachinery.

Die 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zweistrom-Strahltriebwerkes 1, das in an sich bekannter Weise eine Fanstufe 10 mit einem Fan als Niederdruckverdichter, einen Mitteldruckverdichter 20, einen Hochdruckverdichter 30, eine Brennkammer 40, eine Hochdruckturbine 50, eine Mitteldruckturbine 60 und eine Niederdruckturbine 70 aufweist. Der Mitteldruckverdichter 20 und der Hochdruckverdichter 30 weisen jeweils eine Mehrzahl von Verdichterstufen auf, die jeweils eine Rotorstufe und eine Statorstufe umfassen. The 11 shows an embodiment of a twin-jet jet engine 1 that in a known manner a fan stage 10 with a fan as a low pressure compressor, a medium pressure compressor 20 , a high pressure compressor 30 , a combustion chamber 40 , a high-pressure turbine 50 , a medium pressure turbine 60 and a low-pressure turbine 70 having. The medium pressure compressor 20 and the high pressure compressor 30 each have a plurality of compressor stages, each comprising a rotor stage and a stator stage.

Die Fanstufe 10 weist ein Fangehäuse 15 auf, das innenseitig eine Ringraumfläche aufweist, die einen Sekundärstromkanal 4 des Strahltriebwerkes 1 radial außen begrenzt. Der Mitteldruckverdichter 20 und der Hochdruckverdichter 30 sind von einem Umfangsgehäuse 25 umgeben. Dieses weist innenseitig eine Ringraumfläche 26 auf, die den Strömungskanal 3 für den Primärstrom des Strahltriebwerkes radial außen begrenzt. Radial innen ist der Strömungskanal 3 durch entsprechende Kranzoberflächen der Rotoren und Statoren der jeweiligen Verdichterstufen bzw. durch die Nabe oder durch mit der Nabe verbundene Elemente der entsprechenden Antriebswelle gebildet. Der Strömungskanal 3 für den Primärstrom wird auch als Ringraum und die Fläche 26 als Ringraumfläche bezeichnet. The fan stage 10 has a fan case 15 on, which has on the inside an annular space surface which has a secondary flow channel 4 of the jet engine 1 bounded radially on the outside. The medium pressure compressor 20 and the high pressure compressor 30 are from a peripheral housing 25 surround. This has on the inside an annulus area 26 on that the flow channel 3 for the primary flow of the jet engine radially outwardly limited. Radial inside is the flow channel 3 formed by corresponding ring surfaces of the rotors and stators of the respective compressor stages or by the hub or by connected to the hub elements of the corresponding drive shaft. The flow channel 3 for the primary stream is also called annulus and the area 26 referred to as annulus area.

Die beschriebenen Komponenten besitzen eine gemeinsame Symmetrieachse 2, die die Mittelachse für die Statorstufen und die Gehäuse sowie die Rotationsachse für die Rotorstufen des Strahltriebwerks darstellt. The described components have a common axis of symmetry 2 , the central axis for the stator stages and the housing as well as the Represents rotation axis for the rotor stages of the jet engine.

Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist der Übergangsbereich zwischen dem Hochdruckverdichter 30 und der Brennkammer 40 von besonderer Bedeutung, in dem ein Nachleitrad und ein Diffusor ausgebildet sind. Bevor die Erfindung anhand der 1 bis 10 im Einzelnen erläutert wird, wird zum besseren Verständnis der Erfindung unter Bezugnahme auf die 12 kurz auf den Stand der Technik eingegangen. In the context of the present invention, the transition region is between the high pressure compressor 30 and the combustion chamber 40 Of particular importance, in which a Nachleitrad and a diffuser are formed. Before the invention based on the 1 to 10 will be explained in more detail, for better understanding of the invention with reference to the 12 shortly received the state of the art.

Die 12 zeigt eine Baugruppe, die ein Nachleitrad 5 und einen Diffusor 6 umfasst, wobei der Diffusor mit Streben 7, die der Aufnahme mechanischer Lasten dienen, ausgebildet ist. Das Nachleitrad 5 und der Diffusor 6 bilden ein integrales Bauteil, das beispielsweise als kostengünstiges Gussteil ausgebildet ist. Das integrale Bauteil ist strukturell mit einem inneren Brennkammergehäuse 41 der Brennkammer der Axialturbomaschine verbunden. Dementsprechend ist das das Nachleitrad 5 und den Diffusor 6 umfassende Bauteil physisch von einem stromauf liegenden Axialverdichter getrennt, von dem in der 12 ein Verdichtergehäuse 31 sowie die letzte Rotorstufe 32 mit einem Rotor 321, einer Rotornabe 322 und einer Rotorscheibe 323 dargestellt ist. The 12 shows an assembly that a Nachleitrad 5 and a diffuser 6 includes, with the diffuser with struts 7 , which serve to receive mechanical loads, is formed. The Nachleitrad 5 and the diffuser 6 form an integral component, which is designed for example as a low-cost casting. The integral component is structurally with an inner combustion chamber housing 41 connected to the combustion chamber of the axial turbomachine. Accordingly, this is the Nachleitrad 5 and the diffuser 6 comprehensive component physically separated from an upstream axial compressor of which in the 12 a compressor housing 31 as well as the last rotor stage 32 with a rotor 321 , a rotor hub 322 and a rotor disk 323 is shown.

Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die 1 zeigt eine Baugruppe mit zwei in Tandemanordnung ausgebildeten Nachleiträdern 5a, 5b sowie einem Diffusor 6. Das in Strömungsrichtung axial vordere Nachleitrad 5a umfasst einen radial außen liegenden Gehäusering 51 und eine radial innen liegende Leitradnabe 52. Zwischen diesen ist eine Schaufelreihe mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten Leitradschaufeln 53a angeordnet. The 1 shows a first embodiment of the present invention. The 1 shows an assembly with two trained in tandem Nachleiträdern 5a . 5b as well as a diffuser 6 , The downstream in the flow direction Nachleitrad 5a includes a radially outer housing ring 51 and a radially inner Leitradnabe 52 , Between them is a blade row having a plurality of circumferentially spaced stator blades 53a arranged.

In entsprechender Weise umfasst das in Strömungsrichtung stromab des ersten Nachleitrads 5a angeordnete Nachleitrad 5b einen radial außen liegenden Gehäusering 51, eine radial innen liegende Leitradnabe 52 und eine Schaufelreihe mit Leitradschaufeln 53b. Im dargestellten Ausführungsbeispiel, jedoch nicht notwendigerweise, ist ein gemeinsamer Gehäusering 51 und eine gemeinsame Leitradnabe 52 der beiden Nachleiträder 5a, 5b vorgesehen. Ob ein oder mehrere Nachleiträder vorhanden sind, bestimmt sich in der Terminologie der vorliegenden Beschreibung anhand der Anzahl von Schaufelreihen. In a corresponding manner, this includes in the flow direction downstream of the first Nachleitrads 5a arranged Nachleitrad 5b a radially outer housing ring 51 , a radially inner Leitradnabe 52 and a row of blades with stator blades 53b , In the illustrated embodiment, but not necessarily, is a common housing ring 51 and a common Leitradnabe 52 the two Nachleiträder 5a . 5b intended. Whether one or more idler wheels are present is determined in the terminology of the present specification by the number of rows of blades.

Die Schaufeln 53a, 53b der beiden Schaufelreihen sind jeweils an beiden Enden eingespannt, d.h. zum einen mit dem Gehäusering 51 und zum anderen mit der Leitradnabe 52 verbunden. Die einzelnen Schaufeln können dabei in konventioneller Weise ausgeführt sein. Die durch die beiden Nachleiträder 5a, 5b gebildete Unterbaugruppe wird vor ihrer Verbindung mit dem Diffusor 6 separat hergestellt. Dabei kann sowohl vorgesehen sein, dass sie einstückig ausgebildet ist, als auch, dass sie aus mehreren Bauelementen besteht, die miteinander verbunden sind. The shovels 53a . 53b the two blade rows are clamped at both ends, ie, on the one hand with the housing ring 51 and the other with the Leitradnabe 52 connected. The individual blades can be designed in a conventional manner. The through the two Nachleiträder 5a . 5b formed subassembly is prior to its connection to the diffuser 6 made separately. It can be provided both that it is formed in one piece, as well as that it consists of several components that are interconnected.

Der Diffusor 6 umfasst einen äußeren Diffusorring 61 und einen inneren Diffusorring 62, die in Strömungsrichtung divergieren. Der innere Diffusorring 62 und der äußere Diffusorring 61 können getrennt voneinander gefertigt sein. The diffuser 6 includes an outer diffuser ring 61 and an inner diffuser ring 62 which diverge in the flow direction. The inner diffuser ring 62 and the outer diffuser ring 61 can be made separately.

Eine axiale Strömung verläuft in der Baugruppe zwischen dem Gehäusering 51 und der Leitradnabe 52 sowie zwischen dem inneren Diffusorring 62 und dem äußeren Diffusorring 61. Der Gehäusering 51 und der äußere Diffusorring 61 bilden dabei zusammen einen Außenring des den Strömungskanal begrenzenden Ringraums und die Leitradnabe 52 und der innere Diffusorring 62 bilden zusammen einen Innenring des den Strömungskanal begrenzenden Ringraums. Das Nachleitrad dient dazu, den Drall aus der Strömung zu nehmen und diese axial auszurichten. Im Diffusor 6 wird die kinetische Energie der Strömung in eine statische Druckerhöhung umgewandelt und die Strömung anschließend dem Brennraum zugeführt. An axial flow runs in the assembly between the housing ring 51 and the Leitradnabe 52 as well as between the inner diffuser ring 62 and the outer diffuser ring 61 , The housing ring 51 and the outer diffuser ring 61 together form an outer ring of the flow channel limiting annular space and the Leitradnabe 52 and the inner diffuser ring 62 together form an inner ring of the flow channel limiting annular space. The Nachleitrad serves to take the swirl from the flow and to align them axially. In the diffuser 6 the kinetic energy of the flow is converted into a static pressure increase and the flow is then fed to the combustion chamber.

Zur Verbindung der Nachleiträder 5a, 5b, die eine strukturelle Einheit bilden, mit dem Diffusor 6 sind zwei Flanschverbindungen 81, 82 vorgesehen. Durch die Flanschverbindungen 81, 82 werden der Gehäusering 51 mit dem radial außen liegenden Diffusorring 61 und die Leitradnabe 52 mit dem radial innen liegenden Diffusorring 62 verbunden. Die Flanschverbindungen 81, 82 können jeweils umlaufend oder alternativ entlang bestimmter Verbindungsbereiche ausgebildet sein. Dabei wird darauf hingewiesen, dass eine mechanische Verbindung zwischen den dargestellten Komponenten alternativ auch in anderer Weise, beispielsweise durch Schweißen und Bereitstellen einer entsprechenden Schweißnaht als Verbindungsbereich erfolgen kann. For connecting the idler wheels 5a . 5b which form a structural unit with the diffuser 6 are two flange connections 81 . 82 intended. Through the flange connections 81 . 82 become the housing ring 51 with the radially outer diffuser ring 61 and the Leitradnabe 52 with the radially inner diffuser ring 62 connected. The flange connections 81 . 82 can each be formed circumferentially or alternatively along certain connection areas. It should be noted that a mechanical connection between the illustrated components can alternatively be done in other ways, for example by welding and providing a corresponding weld as a connection area.

Die 2 zeigt in Schnittdarstellung und in der Darstellung als Strömungsgitter zwei Nachleiträder in Tandemanordnung unter Darstellung des axialen und tangentialen Abstands zwischen zwei Schaufeln 53a, 53b der jeweiligen Schaufelreihen. Dabei spielt der axiale und tangentiale Abstand zwischen zwei Schaufel 53a, 53b eine wichtige Rolle für das Verlustniveau der Schaufelpassage. The 2 shows in sectional view and in the representation as a flow grid two Nachleiträder in tandem arrangement showing the axial and tangential distance between two blades 53a . 53b the respective rows of blades. The axial and tangential distance between two blades plays 53a . 53b an important role for the loss level of the vane passage.

Gemäß der 2 liegt ein axialer Abstand ∆x/c_ax von etwa 1 % und ein tangentialer Abstand ∆Φ/s von etwa 10 % vor, wobei

– ∆x der axiale Abstand (d.h. der Abstand in Strömungsrichtung) zwischen der Hinterkante einer Schaufel 53a der vorderen Schaufelreihe und der Vorderkante einer angrenzenden Schaufel 53b der in Strömungsrichtung dahinter angeordneten Schaufelreihe ist,
– c_ax der axiale Abstand zwischen der Vorderkante der Schaufel 53a der vorderen Schaufelreihe und der Hinterkante der Schaufel 53b der darauffolgenden Schaufelreihe ist,
– s der der Abstand in Umfangsrichtung (auch als tangentiale Richtung bezeichnet) zwischen den Vorderkanten zweier Schaufeln 53a der vorderen Schaufelreihe und
– ∆Φ der Abstand in Umfangsrichtung zwischen der Hinterkante einer Schaufel 53a der vorderen Schaufelreihe und der Vorderkante einer Schaufel 53b der in Strömungsrichtung dahinter angeordneten Schaufelreihe ist.

According to the 2 there is an axial distance Δx / c _ax of about 1% and a tangential distance ΔΦ / s of about 10%, where

- Δx the axial distance (ie the distance in the flow direction) between the trailing edge of a blade 53a the leading row of blades and the leading edge of an adjacent blade 53b is the row of blades arranged behind it in the flow direction,
C _{ax is} the axial distance between the leading edge of the blade 53a the front row of blades and the trailing edge of the blade 53b the subsequent blade row,
- s the distance in the circumferential direction (also referred to as tangential direction) between the leading edges of two blades 53a the front blade row and
- ΔΦ the distance in the circumferential direction between the trailing edge of a blade 53a the front row of blades and the leading edge of a blade 53b is the blade row arranged behind it in the flow direction.

Diese Abstände sind entlang des gesamten Umfangs der Schaufelreihen konstant. Die idealen Werte für ∆x/c_ax und ∆Φ/s eines idealen axialen und tangentialen Abstands können für eine konkrete Tandemanordnung zweier Nachleiträder berechnet werden. Ihre möglichst exakte Einstellung ermöglicht es, Strömungsverluste zu minimieren. Durch die Trennung der aus Nachleitrad 5a, 5b und Diffusor 6 bestehenden Baugruppe in mindestens zwei gesondert hergestellte Unterbaugruppen kann die Herstellung der Nachleitradschaufeln 53a, 53b fertigungstechnisch mit der gewünschten hohen Präzision und Güte erfolgen. These distances are constant along the entire circumference of the blade rows. The ideal values for Δx / c _ax and ΔΦ / s of ideal axial and tangential distances can be calculated for a concrete tandem arrangement of two idler wheels. Their exact setting makes it possible to minimize flow losses. By separating the from Nachleitrad 5a . 5b and diffuser 6 Existing assembly in at least two separately manufactured subassemblies may be the manufacture of the Nachleitradschaufeln 53a . 53b manufactured with the desired high precision and quality.

Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Baugruppe, bei dem im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 1 auch der Gehäusering 51a, 51b und die Leitradnabe 52a, 52b bei jedem der beiden Nachleiträder 5a, 5b gesondert ausgebildet ist. Dementsprechend sind die Gehäuseringe 51a, 51b und die Leitradnaben 52a, 52b jeweils über eine Flanschverbindung 83, 84 miteinander verbunden. Statt einer Flanschverbindung kann auch ein in anderer Weise bereitgestellte Verbindung, beispielsweise eine Schweißverbindung bereitgestellt werden. The 3 shows an embodiment of an assembly in which compared to the embodiment of 1 also the housing ring 51a . 51b and the Leitradnabe 52a . 52b at each of the two Nachleiträder 5a . 5b is formed separately. Accordingly, the case rings 51a . 51b and the stator hubs 52a . 52b each via a flange connection 83 . 84 connected with each other. Instead of a flange connection, a connection provided in another way, for example a welded joint, can also be provided.

Die Ausführungsvariante der 3 ist mit dem Vorteil verbunden, dass die Schaufelreihen 53a, 53b der beiden Nachleiträder 5a, 5b einzeln gefertigt und beim Zusammenbau mit hoher Präzision positioniert werden können. Durch die bessere Zugänglichkeit der einzeln gefertigten Schaufelreihen 53a, 53b und damit verbundene verbesserte Fertigungsmöglichkeiten kann eine noch höhere Präzision im Aufbau der Tandemanordnung mit den Nachleiträdern 5a, 5b erreicht werden. The variant of the 3 is associated with the advantage that the blade rows 53a . 53b the two Nachleiträder 5a . 5b can be manufactured individually and positioned during assembly with high precision. Due to the better accessibility of the individually manufactured rows of blades 53a . 53b and associated improved manufacturing capabilities can provide even greater precision in the design of the tandem assembly with the idler gears 5a . 5b be achieved.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele der 4 bis 8 weisen die Gemeinsamkeit auf, dass die Fertigung der Leitradschaufeln 53a, 53b und die Fertigung zumindest derjenigen Annulusteile, an denen die Schaufeln nicht eingespannt sind, getrennt voneinander erfolgt und die entsprechenden Bauteile dann durch geeignete Verbindungsbereiche miteinander verbunden werden. Als Annulusteile werden dabei diejenigen Teile bezeichnet, die den Ringraum des Strömungskanals bilden, d. h. die Leitradnabe 52, der innere Diffusorring 62, der Gehäusering 51 und der äußere Diffusorring 61. Durch die getrennte Herstellung als Einzelteile und anschließendem Zusammenbau kann eine höhere Genauigkeit der Tandemgeometrie erreicht werden. Es wird ermöglicht, eine aerodynamisch optimale Positionierung der zwei Leitradschaufeln 5a, 5b in Tandemanordnung umzusetzen. The following embodiments of the 4 to 8th have the common ground that the manufacture of the stator blades 53a . 53b and the production of at least those Annulusteile on which the blades are not clamped, separated from each other and the corresponding components are then connected by suitable connection areas. Annulus parts are those parts which form the annulus of the flow channel, ie the stator hub 52 , the inner diffuser ring 62 , the housing ring 51 and the outer diffuser ring 61 , Due to the separate production as individual parts and subsequent assembly, a higher accuracy of the tandem geometry can be achieved. It allows an aerodynamically optimal positioning of the two stator blades 5a . 5b implement in tandem.

Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das sich vom Ausführungsbeispiel der 1 dadurch unterscheidet, dass die Schaufelreihen mit den Leitradschaufeln 53a, 53b einseitig am Gehäusering 51 eingespannt sind. Dementsprechend verläuft zwischen den Schaufelenden und der Leitradnabe 52 ein Nabenspalt 54. Dabei sind zum einen der Gehäusering 51 und die Schaufelreihen 53a, 53b und zum anderen die Leitradnabe 52 als gesonderte Teile hergestellt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Schaufeln 53a, 53b gesondert gefertigt und anschließend mit dem Gehäusering 51 verbunden werden. Alternativ werden die Schaufeln 53a, 53b und der Gehäusering 51 gemeinsam hergestellt, wobei eine solche gemeinsame Herstellung als einstückiges Bauteil erfolgen kann, aber nicht muss. Eine Ausführungsvariante hierzu wird weiter unten anhand der 9 erläutert werden. The 4 shows an embodiment, which differs from the embodiment of 1 characterized in that the blade rows with the stator blades 53a . 53b one-sided on the housing ring 51 are clamped. Accordingly, runs between the blade ends and the Leitradnabe 52 a hub gap 54 , Here, on the one hand, the housing ring 51 and the rows of blades 53a . 53b and on the other hand the Leitradnabe 52 manufactured as separate parts. It can be provided that the blades 53a . 53b manufactured separately and then with the housing ring 51 get connected. Alternatively, the blades 53a . 53b and the housing ring 51 produced together, wherein such a common production can be made as a one-piece component, but need not. A variant of this will be further below with reference to 9 be explained.

Durch den Wegfall der Verbindung der Leitradschaufeln 53a, 53b mit der Leitradnabe 52 ist es erforderlich, eine mechanische Verbindung zwischen dem radial inneren Teil der Baugruppe, der durch die Leitradnabe 52 und den inneren Diffusorring 62 gebildet ist, und dem radial äußeren Teil der Baugruppe, der durch den Gehäusering 51 und den radial äußeren Diffusorring 61 gebildet ist, bereitzustellen. Dies erfolgt über Streben 7, die in den Diffusor 6 integriert sind. Solche Streben 7 dienen der Aufnahme mechanischer Kräfte. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bereitstellung von Streben 7 auch bei einer Ausgestaltung mit beidseitig eingespannten Schaufeln entsprechend der 1 vorgesehen sein kann. By eliminating the connection of the stator blades 53a . 53b with the Leitradnabe 52 It is necessary to have a mechanical connection between the radially inner part of the assembly passing through the Leitradnabe 52 and the inner diffuser ring 62 is formed, and the radially outer part of the assembly, by the housing ring 51 and the radially outer diffuser ring 61 is formed to provide. This is done via struts 7 in the diffuser 6 are integrated. Such aspirations 7 serve to absorb mechanical forces. It should be noted that the provision of struts 7 also in an embodiment with double-sided clamped blades according to the 1 can be provided.

Die Verbindung des Gehäuserings 51 mit dem radial äußeren Diffusorring 61 erfolgt über eine Flanschverbindung 81 und die Verbindung der Leitradnabe 52 mit dem radial inneren Diffusorring 62 über eine Flanschverbindung 82. Wiederum gilt, dass die Verbindung der genannten Bauteile über eine Flanschverbindung nur beispielhaft zu verstehen ist und die Verbindung auch in anderer Weise bereitgestellt werden kann. The connection of the housing ring 51 with the radially outer diffuser ring 61 via a flange connection 81 and the connection of the stator hub 52 with the radially inner diffuser ring 62 via a flange connection 82 , Again, that the connection of said components via a flange connection is to be understood as an example only and the connection can also be provided in other ways.

Leitradschaufeln, die wie in der 4 nur einseitig eingespannt sind, unter Ausbildung eines freien Endes, werden auch als „cantilevered" bezeichnet und Leitradschaufeln, die entsprechend den 1 und 3 beidseitig eingespannt sind, auch als „banded". Guide vanes, as in the 4 are clamped only on one side, to form a free end, are also referred to as "cantilevered" and stator blades, which correspond to the 1 and 3 clamped on both sides, also as "banded".

Die 5 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der das in Strömungsrichtung hintere Leitrad 5b eine gemeinsame Unterbaugruppe mit dem Diffusor 6 bildet. Die Leitradschaufeln 53b des hinteren Nachleitrads 5b werden dabei mit dem äußeren Diffusorring 61 verbunden, der in seinem vorderen Bereich gleichzeitig den Gehäusering des hinteren Nachleitrads 5b darstellt. Ebenso bildet der innere Gehäusering 61 in seinem an die Leitradschaufeln 53b angrenzenden Bereich die Leitradnabe des Nachleitrads 5b aus. The 5 shows a variant in which the downstream in the flow direction of the stator 5b a common subassembly with the diffuser 6 forms. The stator blades 53b the rear derailleur wheel 5b Be there with the outer diffuser ring 61 connected in the front area at the same time the housing ring of the rear Nachleitrads 5b represents. Likewise, the inner housing ring forms 61 in his on the stator blades 53b adjacent area the Leitradnabe the Nachleitrads 5b out.

Der Diffusor 6 umfasst des Weiteren Streben 7, die die mechanischen Lasten zwischen den Gehäuseteilen übernehmen. The diffuser 6 further includes struts 7 , which take over the mechanical loads between the housing parts.

Die vordere Leitradschaufel 5a umfasst einen Gehäusering 51a, in den einseitig die Leitradschaufeln 53a eingespannt sind, und eine Leitradnabe 52a. Zwischen den Enden der Leitradschaufeln 53a und der Leitradnabe 52a befindet sich ein Nabenspalt 54. Ein solcher ist auch zwischen den Enden der Leitradschaufeln 53b des axial hinteren Nachleitrads 5b und dem inneren Diffusorring 62 ausgebildet. The front stator blade 5a includes a housing ring 51a , in the one-sided the stator blades 53a are clamped, and a Leitradnabe 52a , Between the ends of the stator blades 53a and the Leitradnabe 52a there is a hub gap 54 , Such is also between the ends of the stator blades 53b the axially rear Nachleitrads 5b and the inner diffuser ring 62 educated.

Die Verbindung zwischen dem Gehäusering 51a und dem äußeren Diffusorring 61 erfolgt über eine Flanschverbindung 85 und die Verbindung zwischen der Leitradnabe 52 und dem inneren Diffusorring 62 über eine Flanschverbindung 86. Es gilt wiederum, dass die Verbindung auch in anderer Weise bereitgestellt werden kann. The connection between the housing ring 51a and the outer diffuser ring 61 via a flange connection 85 and the connection between the Leitradnabe 52 and the inner diffuser ring 62 via a flange connection 86 , Once again, the connection can be provided in a different way.

Die 6 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der auch das zweite Nachleitrad 5b durch gesonderte Bauteile hergestellt ist, wobei das zweite Nachleitrad 5b einen gesondert ausgebildeten Gehäusering 51b, in den einseitig die Leitradschaufeln 53b eingespannt sind, und eine Leitradnabe 52b aufweist, die über Verbindungsbereiche 81, 83 bzw. 82, 84 mit den angrenzenden Bauteilen 61, 51a bzw. 62, 52a verbunden sind. Die dargestellte Ausgestaltung entspricht somit bis auf dem Umstand der Ausgestaltung der 3, das in der Ausgestaltung der 6 die Leitradschaufeln 53a, 53b einseitig eingespannt sind und zusätzlich Streben 7 zur Übernahme mechanischer Lasten im Diffusor 6 ausgebildet sind. The 6 shows a variant in which also the second Nachleitrad 5b is made by separate components, wherein the second Nachleitrad 5b a separately formed housing ring 51b , in the one-sided the stator blades 53b are clamped, and a Leitradnabe 52b which has connection areas 81 . 83 respectively. 82 . 84 with the adjacent components 61 . 51a respectively. 62 . 52a are connected. The embodiment shown thus corresponds to the circumstance of the embodiment of 3 that in the embodiment of the 6 the stator blades 53a . 53b clamped on one side and additional struts 7 for taking over mechanical loads in the diffuser 6 are formed.

Beim Ausführungsbeispiel der 6 wird der äußere Annulusring und der innere Annulusring, die den Ringraum des Strömungskanals begrenzen, durch die Bauteile 51a, 51b, 61 und 52a, 52b, 62 gebildet. In the embodiment of 6 For example, the outer annulus ring and the inner annulus ring defining the annulus of the flow channel are passed through the components 51a . 51b . 61 and 52a . 52b . 62 educated.

Eine weitere Ausführungsvariante zeigt die 7, bei der die Leitradschaufeln 53a des vorderen Nachleitrads 5a mit dem Gehäusering 51 und die Leitradschaufeln 53b des hinteren Nachleitrads 5b mit der Leitradnabe 52 verbunden sind, wobei jeweils eine einseitige Einspannung unter Ausbildung von Nabenspalten 54, 55 vorgesehen ist. Der Gehäusering 51 und der äußere Diffusorring 61 sind über einen Verbindungsbereich 81 und die Leitradnabe 52 und der innere Diffusorring 62 über einen Verbindungsbereich 82 miteinander verbunden. Im Übrigen entspricht die Anordnung der 7 der Anordnung der 4. Another embodiment shows the 7 in which the stator blades 53a the front derailleur wheel 5a with the housing ring 51 and the stator blades 53b the rear derailleur wheel 5b with the Leitradnabe 52 are connected, wherein each one-sided clamping to form hub columns 54 . 55 is provided. The housing ring 51 and the outer diffuser ring 61 are over a connection area 81 and the Leitradnabe 52 and the inner diffuser ring 62 over a connection area 82 connected with each other. Incidentally, the arrangement corresponds to the 7 the arrangement of 4 ,

Natürlich kann die abwechselnde Anordnung der Schaufeln an Gehäusering und Leitradnabe auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen, für welchen Fall die Schaufeln 53a des vorderen Nachleitrads 5a an der Leitradnabe 52 und die Schaufeln 53b des hinteren Nachleitrads 5b am Gehäusering 51 einseitig eingespannt sind. Of course, the alternating arrangement of the blades on housing ring and Leitradnabe can also be done in reverse order, in which case the blades 53a the front derailleur wheel 5a at the Leitradnabe 52 and the blades 53b the rear derailleur wheel 5b on the housing ring 51 are clamped on one side.

Die 8 zeigt eine Ausführungsvariante einer Baugruppe, bei der die Leitradschaufeln 53a, 53b der beiden Nachleiträder 5a, 5b an einem Ringeinsatz 51’ ausgebildet sind, der einen Schaufelträger bildet. Dieser Ringeinsatz 51’ bildet einen Teil eines mehrteiligen Gehäuserings aus. Der andere Teil des Gehäuserings wird durch die an den Spalt, in den der Ringeinsatz 51’ eingesetzt wird, angrenzenden Komponenten gebildet. Die Leitradschaufeln 53a, 53b sind in einseitiger Einspannung in Tandemanordnung an dem Ringeinsatz 51’ ausgebildet oder befestigt. Der Ringeinsatz 51’ ist mittels Schweißverbindungen 87, 88 mit den angrenzenden Gehäuse- bzw. Diffusorbereichen verbunden. The 8th shows an embodiment of an assembly in which the Leitradschaufeln 53a . 53b the two Nachleiträder 5a . 5b on a ring insert 51 ' are formed, which forms a blade carrier. This ring insert 51 ' forms part of a multi-part housing ring. The other part of the housing ring is through to the gap in which the ring insert 51 ' is used, adjacent components formed. The stator blades 53a . 53b are in one-sided clamping in tandem on the ring insert 51 ' trained or attached. The ring insert 51 ' is by means of welded joints 87 . 88 connected to the adjacent housing or diffuser areas.

Die Verwendung eines Ringeinsatzes 51', an dem die Leitradschaufeln mindestens eines Nachleitrads ausgebildet sind, ermöglicht die Bereitstellung einer kleineren und besser zugänglichen Komponente, die gesondert hergestellt werden kann. The use of a ring insert 51 ' on which the stator blades of at least one Nachleitrads are formed, allows the provision of a smaller and more accessible component that can be made separately.

Ein mögliches Herstellungsverfahren einer Bauform mit Gehäusering 51 und daran einseitig eingespannten Leitradschaufeln 53a, 53b ist in der 9 dargestellt. Danach wird zunächst eine Einzelschaufel mit dem Gehäusering 51 verbunden oder einstückig mit diesem hergestellt und wird anschließend ein Schlitz 9 in die Einzelschaufel eingebracht, wobei die Leitradschaufeln 53a, 53b entstehen. Der Schlitz wird beispielsweise durch Erodieren, Schleifen, Fräsen oder elektrochemisches Abtragen (ECM) hergestellt. A possible manufacturing method of a design with housing ring 51 and on one side clamped Leitradschaufeln 53a . 53b is in the 9 shown. Thereafter, a single blade with the housing ring is first 51 connected or integrally made with this and then becomes a slot 9 introduced into the individual blade, wherein the stator blades 53a . 53b arise. The slot is made, for example, by eroding, grinding, milling or electrochemical machining (ECM).

Die in Bezug auf die 4 bis 6 beschriebenen Ausführungsvarianten mit jeweils einseitiger Einspannung der Leitradschaufeln 53a, 53b können alternativ auch mit einer beidseitigen Einspannung der Leitradschaufeln 53a, 53b realisiert werden. Dies ist beispielhaft in der 10 dargestellt, die ein Ausführungsbeispiel entsprechend der 4 zeigt, wobei jedoch die Leitradschaufeln 53a, 53b sowohl am Gehäusering 51 als auch an der Leitradnabe 52 eingespannt sind. Dabei ist eine einheitliche Struktur des Gehäuserings 51 und der Leitradnabe 52 für beide Nachleiträder 5a, 5b vorgesehen. The in terms of the 4 to 6 described embodiments with each one-sided clamping of the stator blades 53a . 53b Alternatively, with a two-sided clamping of the stator blades 53a . 53b will be realized. This is exemplary in the 10 shown, which is an embodiment according to the 4 shows, however, the Leitradschaufeln 53a . 53b both on the housing ring 51 as well as on the Leitradnabe 52 are clamped. Here is a uniform structure of the housing ring 51 and the Leitradnabe 52 for both idler wheels 5a . 5b intended.

Die Verbindung des Gehäuserings 51 mit dem äußeren Diffusorring 61 erfolgt über eine Flanschverbindung 81 und die Verbindung der Leitradnabe 52 mit dem inneren Diffusorring 62 über eine Flanschverbindung 82, wobei statt einer Flanschverbindung auch andere Verbindungsarten vorgesehen sein können. The connection of the housing ring 51 with the outer diffuser ring 61 via a flange connection 81 and the connection of the stator hub 52 with the inner diffuser ring 62 via a flange connection 82 , wherein instead of a flange connection, other types of connection may be provided.

In sämtlichen Ausführungsbeispielen der 1 bis 10 kann vorgesehen sein, dass der Diffusor 6 entsprechend der 12 mit der Brennkammer des Strahltriebwerks, beispielsweise mit einem inneren Brennkammergehäuse verbunden ist. Grundsätzlich ist es jedoch ebenfalls denkbar, dass die in den 1 bis 10 dargestellte Baugruppe statt mit der Brennkammer mit dem Verdichter strukturell verbunden ist, an dessen Ausgang das oder die Nachleiträder der erfindungsgemäßen Baugruppe angeordnet sind. In all embodiments of the 1 to 10 can be provided that the diffuser 6 according to the 12 is connected to the combustion chamber of the jet engine, for example with an inner combustion chamber housing. Basically, however, it is also conceivable that in the 1 to 10 shown assembly is structurally connected to the compressor instead of the combustion chamber, at the output of which or the Nachleiträder the assembly according to the invention are arranged.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausgestaltung nicht auf die vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiele, die lediglich beispielhaft zu verstehen sind. So sind die Art der Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten der Baugruppe sowie deren Formen und Abmessungen lediglich beispielhaft zu verstehen. Auch stellt die Verwendung zweier Nachleiträder in Tandemanordnung lediglich ein Ausführungsbeispiel dar und ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. The invention is not limited in its embodiment to the embodiments shown above, which are to be understood only as examples. Thus, the nature of the connection between the individual components of the assembly and their shapes and dimensions are to be understood as exemplary only. Also, the use of two Nachleiträder in tandem arrangement is only one embodiment and the invention is not limited thereto.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2010/063583 A1 [0003] WO 2010/063583 A1 [0003]
US 2011/0318172 A1 [0004] US 2011/0318172 A1 [0004]

Claims

Baugruppe einer Axialturbomaschine, die mindestens ein Nachleitrad (5a, 5b) eines Verdichters und einen sich an das Nachleitrad (5a, 5b) in Strömungsrichtung anschließenden Diffusor (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Nachleitrad (5a, 5b) und der Diffusor (6) gesondert hergestellt sind oder gesondert hergestellte Teile umfassen, wobei das Nachleitrad (5a, 5b) und der Diffusor (6) oder die gesondert hergestellten Teile, die diese bilden, über Verbindungsbereiche (81–88) miteinander verbunden sind. Assembly of an axial turbomachine, the at least one Nachleitrad ( 5a . 5b ) of a compressor and a to the Nachleitrad ( 5a . 5b ) in the flow direction subsequent diffuser ( 6 ), characterized in that at least one Nachleitrad ( 5a . 5b ) and the diffuser ( 6 ) are manufactured separately or comprise separately manufactured parts, whereby the secondary wheel ( 5a . 5b ) and the diffuser ( 6 ) or the separately produced parts that form them, via connecting regions ( 81 - 88 ) are interconnected.

Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Nachleiträder (5a, 5b) in Tandemanordnung in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei jedes Nachleitrad (5a, 5b) genau eine Schaufelreihe (53a, 53b) aufweist. An assembly according to claim 1, characterized in that two Nachleiträder ( 5a . 5b ) are arranged in tandem arrangement in the flow direction one behind the other, each Nachleitrad ( 5a . 5b ) exactly one row of blades ( 53a . 53b ) having.

Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Nachleiträder (5a, 5b) gesondert hergestellt sind oder gesondert hergestellte Teile (51, 51a, 51b, 52, 52a, 52b, 53a, 53b) umfassen, die über Verbindungsbereiche (83–86) miteinander verbunden sind. An assembly according to claim 2, characterized in that the two Nachleiträder ( 5a . 5b ) are manufactured separately or separately manufactured parts ( 51 . 51a . 51b . 52 . 52a . 52b . 53a . 53b ), which communicate via connection areas ( 83 - 86 ) are interconnected.

Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Schaufeln (53a, 53b) der Schaufelreihen der beiden Nachleiträder (5a, 5b) gemeinsam hergestellt und an einem Annulusring (51, 52) einseitig eingespannt sind. Assembly according to claim 2, characterized in that at least the blades ( 53a . 53b ) of the blade rows of the two Nachleiträder ( 5a . 5b ) are manufactured together and attached to a ring ( 51 . 52 ) are clamped on one side.

Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das axial vordere der Nachleiträder (5a) eine erste bauliche Einheit und das axial hintere der Nachleiträder (5b) zusammen mit dem Diffusor (6) eine zweite bauliche Einheit bereitstellt, die über Verbindungsbereiche (85, 86) miteinander verbunden sind. An assembly according to claim 2, characterized in that the axially front of the Nachleiträder ( 5a ) a first structural unit and the axially rear of the Nachleiträder ( 5b ) together with the diffuser ( 6 ) provides a second structural unit that communicates over connection areas ( 85 . 86 ) are interconnected.

Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbereiche (81–88) jeweils durch eine Schraubverbindung, insbesondere eine Flanschverbindung, und/oder eine Schweißverbindung gebildet sind. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting regions ( 81 - 88 ) are each formed by a screw connection, in particular a flange connection, and / or a welded connection.

Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Nachleitrad (5a, 5b) eine radial innen liegenden Leitradnabe (52, 52a, 52b) und einen radial außen liegenden Gehäusering (51, 51a, 51b) und der Diffusor (6) einen radial innen liegenden Diffusorring (62) und einen radial außen liegenden Diffusorring (61) umfasst, wobei die radial innen liegenden Leitradnabe (52, 52a, 52b) und der radial innen liegende Diffusorring (62) sowie der radial außen liegenden Gehäusering (51, 51a, 51b) und der radial außen liegende Diffusorring (61) über Verbindungsbereiche (81, 82, 85, 86) miteiander verbunden sind. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one Nachleitrad ( 5a . 5b ) a radially inner Leitradnabe ( 52 . 52a . 52b ) and a radially outer housing ring ( 51 . 51a . 51b ) and the diffuser ( 6 ) a radially inner diffuser ring ( 62 ) and a radially outer diffuser ring ( 61 ), wherein the radially inner Leitradnabe ( 52 . 52a . 52b ) and the radially inner diffuser ring ( 62 ) and the radially outer housing ring ( 51 . 51a . 51b ) and the radially outer diffuser ring ( 61 ) over connection areas ( 81 . 82 . 85 . 86 ) are connected to each other.

Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (53a, 53b) der Schaufelreihe des mindestens einen Nachleitrads (5a, 5b) sowohl am Gehäusering (51, 51a, 51b) als auch an der Leitradnabe (52, 52a, 52b) eingespannt sind. Assembly according to claim 7, characterized in that the blades ( 53a . 53b ) of the blade row of the at least one Nachleitrads ( 5a . 5b ) both on the housing ring ( 51 . 51a . 51b ) and at the Leitradnabe ( 52 . 52a . 52b ) are clamped.

Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (53a, 53b) der Schaufelreihe des mindestens einen Nachleitrads (5a, 5b) einseitig am Gehäusering (51, 51a, 51b) oder an der Leitradnabe (52, 52a, 52b) eingespannt sind und ein freies Ende besitzen. Assembly according to claim 7, characterized in that the blades ( 53a . 53b ) of the blade row of the at least one Nachleitrads ( 5a . 5b ) on one side of the housing ring ( 51 . 51a . 51b ) or on the Leitradnabe ( 52 . 52a . 52b ) and have a free end.

Baugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (53a, 53b) der Schaufelreihen durch Einzelschaufeln einer Einzelschaufelreihe erzeugt worden sind, in die nachträglich ein Schlitz (9) eingebracht worden ist. Assembly according to claim 9, characterized in that the blades ( 53a . 53b ) of the rows of blades have been produced by individual blades of a single row of blades, in the subsequently a slot ( 9 ) has been introduced.

Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Nachleiträder (5a, 5b) in Tandemanordnung in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei die Schaufeln (53a) der Schaufelreihe des einen Nachleitrads (5a) einseitig am Gehäusering (51, 51a, 51b) und die Schaufeln (53b) der Schaufelreihe des anderen Nachleitrads (5b) einseitig an der Leitradnabe (52, 52a, 52b) eingespannt sind. An assembly according to claim 7, characterized in that two Nachleiträder ( 5a . 5b ) are arranged in tandem arrangement in the flow direction one behind the other, wherein the blades ( 53a ) of the blade row of a Nachleitrads ( 5a ) on one side of the housing ring ( 51 . 51a . 51b ) and the blades ( 53b ) of the blade row of the other Nachleitrads ( 5b ) on one side of the Leitradnabe ( 52 . 52a . 52b ) are clamped.

Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, soweit rückbezogen auf Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusering (51, 51') mehrteilig ausgebildet ist, wobei die Schaufeln (53a, 53b) einer oder mehrerer Schaufelreihen an einem Teil-Gehäusering (51') befestigt oder ausgebildet sind, der in eine ringförmige Aussparung in einem weiteren Teil-Gehäusering eingesetzt ist. Assembly according to one of the preceding claims, as far as dependent on claim 7, characterized in that the housing ring ( 51 . 51 ' ) is formed in several parts, wherein the blades ( 53a . 53b ) one or more rows of blades on a partial housing ring ( 51 ' ) are fastened or formed, which is inserted into an annular recess in a further part-housing ring.

Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, soweit rückbezogen auf Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der radial innere und der radial äußere Diffusorring (61, 62) als gesondert hergestellte Teile ausgeführt sind, wobei der radial innere Diffusorring (62) mit der Leitradnabe (52, 52b) und der radial äußere Diffusorring (61) mit dem Gehäusering (51, 51b) verbunden ist. Assembly according to one of the preceding claims, as far as dependent on claim 7, characterized in that the radially inner and the radially outer diffuser ring ( 61 . 62 ) are designed as separately produced parts, wherein the radially inner diffuser ring ( 62 ) with the Leitradnabe ( 52 . 52b ) and the radially outer diffuser ring ( 61 ) with the housing ring ( 51 . 51b ) connected is.

Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Diffusor (6) Streben (7) zur Aufnahme mechanischer Lasten integriert sind. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that in the diffuser ( 6 ) Aspiration ( 7 ) are integrated to absorb mechanical loads.

Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (6) ohne Streben zur Aufnahme mechanischer Laster ausgebildet ist, wobei das mindestens eine Nachleitrad (5a, 5b) zur Übernahme sowohl aerodynamischer Lasten als auch mechanischer Lasten ausgebildet ist. Assembly according to one of claims 1 to 13, characterized in that the diffuser ( 6 ) is formed without struts for receiving mechanical vices, wherein the at least one Nachleitrad ( 5a . 5b ) is designed to take over both aerodynamic loads and mechanical loads.

Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (6) an einer Brennkammer der Axialturbomaschine befestigt sind. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the diffuser ( 6 ) are attached to a combustion chamber of the axial turbomachine.