EP2143956A2 - Flow work machine with groove on a running gap of a blade end - Google Patents

Flow work machine with groove on a running gap of a blade end Download PDF

Info

Publication number
EP2143956A2
EP2143956A2 EP09007629A EP09007629A EP2143956A2 EP 2143956 A2 EP2143956 A2 EP 2143956A2 EP 09007629 A EP09007629 A EP 09007629A EP 09007629 A EP09007629 A EP 09007629A EP 2143956 A2 EP2143956 A2 EP 2143956A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
groove
blade
point
contour
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09007629A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2143956A3 (en
Inventor
Volker Dr. Gümmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Publication of EP2143956A2 publication Critical patent/EP2143956A2/en
Publication of EP2143956A3 publication Critical patent/EP2143956A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/526—Details of the casing section radially opposing blade tips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/685—Inducing localised fluid recirculation in the stator-rotor interface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors

Definitions

  • the invention relates to a fluid flow machine according to the features of the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a fluid power machine having a main flow path defined by a hub and a housing in which at least one row of blades is arranged which forms a nip with respect to the hub or housing.
  • a sketch of conventional slots and grooves 10 is in the 1a and 1b given.
  • Simple concepts known from the prior art of casing treatments in the form of slots and / or chambers in the annular channel wall offer an increase in the stability of the fluid flow machine. However, this is achieved due to the unfavorably chosen arrangement or shaping only at loss of efficiency.
  • the known solutions partly take up a large space at the periphery of the annular channel of the fluid flow machine or are only partially effective due to their shape (eg simple parallelogram-shaped peripheral housing grooves) and are limited to the arrangement of a rotor blade row surrounded by a housing.
  • the present invention has for its object to provide a fluid flow machine of the type mentioned, which has an effective boundary layer influence in the blade tip area while avoiding the disadvantages of the prior art.
  • the invention relates to a portion of the annular channel of a fluid flow machine, in the region of a blade row with free end and running gap, in which a substantially extending in the circumferential direction of the machine groove is provided with flow-favorable cross-section, wherein the groove cross section has no parallelogram shape and by its contouring upstream is oriented.
  • the arrangement relates to arrangements with a running gap and relative movement between the blade end and the main flow path boundary, both on the housing and on the hub.
  • the present invention thus relates to fluid flow machines such as fans, compressors, pumps and fans, in both axial, semi-axial and radial designs.
  • the working medium or fluid may be gaseous or liquid.
  • the turbomachine may include one or more stages, each having a rotor and a stator, in some cases the stage is merely formed by a rotor.
  • the rotor consists of a number of blades, which are connected to the rotating shaft of the machine and deliver energy to the working fluid:
  • the rotor can be designed with or without shroud at the outer blade end.
  • the stator consists of a number of stationary blades, which can be designed on the hub side as the housing side with a fixed or free blade end.
  • the rotor drum and the blading are usually surrounded by a housing, in other cases, for. As in propellers or propellers, no housing exists.
  • the machine can also have a stator in front of the first rotor, a so-called leading wheel. At least one stator or Vorleitrad may - unlike the immovable fixation - be rotatably mounted to the angle of attack change. An adjustment is made for example by a spindle accessible from outside the annular channel.
  • the turbomachine may have at least one row of adjustable rotors.
  • the turbomachine according to the invention may have two counter-rotating shafts in multiple stages, so that the rotor blade rows change the direction of rotation from stage to stage. There are no stators between successive rotors.
  • the fluid flow machine can alternatively have a bypass configuration such that the single-flow annular channel divides behind a certain row of blades into two concentric annular channels, which in turn accommodate at least one additional row of blades.
  • Fig.2 shows examples according to the invention relevant flow machines.
  • the Figure 3 shows the inventive solution of a row of blades 5 with free end and running gap 11 and a circumferentially extending groove 7 in the region of the running gap 11, shown in the plane defined by the axial direction x and the radial direction r meridian plane.
  • the running gap 11 separates the blade tip from a component belonging to the main flow path on the hub 3 or the housing 1 of the fluid flow machine.
  • the main flow direction is shown with a thick arrow. Upstream of the row of blades with a running gap, as indicated here by dashed lines, can be another row of blades.
  • the leading edge point of the blade 5 at the nip 11 is designated A and the trailing edge point of the blade at the nip is designated B.
  • the opening 12 of the groove 7 at the edge of the main flow path is bounded by the starting point C and the end point D. From the slot opening 12 of a recessed into the housing 1 and in the hub contour recess is provided which has an upstream inclination.
  • the extent of the groove 7 in the circumferential direction according to the invention is large compared to the extension of the groove 7 in meridional flow direction.
  • the groove 7 according to the invention can therefore be provided either on the entire circumference of the machine or only on a portion of the circumference.
  • the shape of the groove 7 according to the invention chosen in this illustration is to be considered by way of example and as representative of a number of groove shapes with upstream inclination which are possible according to the invention and which are further explained in further figures.
  • the representation still contains the view Q-Q, which is used in further illustrations of solutions according to the invention.
  • the 4a shows the groove 7 according to the invention in an enlarged view, again in the plane defined by the axial direction x and the radial direction r meridian plane. Contained are now only the contour of the groove 7, the relevant part of the main flow path boundary and a blade end with gap 11. Also shown are the corner points of the blade end A and B, and the Nutö Maschinensstart Vietnamese C and the Nutö Maschinensend Vietnamese D.
  • the dashed line through the blade tip corner points A and B specifies the reference direction for further characteristic sizes of a groove according to the invention. All further dashed auxiliary lines drawn extend either parallel or perpendicular to the reference line A-B. Thus, a parallel to A-B passes through the groove opening end point D. In addition, a perpendicular to A-B passes through the groove opening start point C and the center of gravity of the groove cross-sectional area S outside the main flow path.
  • the groove opening center M is defined as a point on the auxiliary line through the point D, viewed in the reference direction A-B at half the distance between the points C and D.
  • the cross section of the groove 7 deviates substantially from a parallelogram shape and is inclined upstream due to its contouring. This is ensured inter alia by the fact that the center of gravity S of the groove cross-sectional area is provided by an amount d> 0 upstream of the center M of the slot opening.
  • the groove start point may be no more than 25% of the meridional vane chord length upstream of the leading edge point A and at most 95% of the meridional vane chord length downstream of the leading edge point A.
  • a positioning according to -0.15 ⁇ VN / Lm ⁇ 0.35 is advantageous according to the invention. According to the invention, a positioning according to -0.15 ⁇ VN / Lm ⁇ 0.15 is particularly favorable.
  • the Fig. 4b shows four examples of positioning of grooves according to the invention.
  • the Fig. 4c shows three examples of a groove 7 according to the invention in the event that a Schaufelanstreifbelag is provided in the main flow path boundary in the region of the running gap.
  • a particularly favorable solution according to the invention comprises that, as shown, the abradable coating is provided only within a subsection of the blade clearance path width, the abradable coating within this subsection forms a smooth and uninterrupted surface on the main flow path boundary, and a groove according to the invention forms the abradable coating upstream and / or downstream limited that the blade tip corner point A and / or the blade tip corner point B are in a not covered with squint area. This is for all three representations of Fig.
  • Fig. 4d shows similar configurations according to the invention with abradable coating, in which case the abradable coating is completely enclosed at the edges of the groove 7 at its edges by the material of the main flow path boundary forming member.
  • the blade end is directly opposite the material of the component forming the main flow path boundary, to provide a recess at the blade end which locally avoids scratching of the blade end.
  • the distances k, h, m, n, d have a positive sign in the indicated arrow direction.
  • the Fig. 5b shows by way of example four groove shapes according to the invention in an enlarged representation in the plane defined by the axial direction x and the radial direction r meridian plane.
  • the in Fig. 5a also described guidelines.
  • the hatched part surfaces of the groove are included in each image part. It becomes clear here that, within the above-described inventive definition of the groove in the meridian view, different shapes, consisting of a combination of straight and curved contour sections, can be provided.
  • an inclination of the groove contour (0 ° ⁇ F ⁇ 90 °) pointing at least in sections in the upstream direction is advantageous in the region of the partial surface AF, see Fig. 5b , Picture section top left.
  • the angle of inclination of the groove contour on the partial surface AF assumes, at least in sections, values in the range between 15 ° and 55 ° (15 ° ⁇ R ⁇ 55 °). This applies in particular to the contour inclination in the slot opening start point C.
  • an inclination of the groove contour in the region of the partial surface AR pointing at least in sections in the upstream direction is advantageous (0 ⁇ R ⁇ 90 °), see Fig. 5b , Picture part at the bottom left.
  • the angle of inclination of the groove contour on the partial surface AR assumes values in the range between 15 ° and 55 ° at least in sections (15 ° ⁇ R ⁇ 55 °). This applies in particular to the contour inclination in the slot opening end point D.
  • the groove contour is formed on the partial surface AR rectilinear or concave (relative to the interior of the groove).
  • FIGS. 5c and 5d show, by way of example, four further groove shapes according to the invention in an enlarged representation in the meridian plane.
  • the groove contour is formed either by a pure traverse or by a combination of arc and traverse.
  • FIGS. 5a to 5c Show examples of grooves according to the invention, in which the Nutö Stammtician C and the Nutö Maschinensend Vietnamese D are on the same auxiliary line (ie, the offset k is equal to zero) shows the Fig. 5e Examples of groove configurations with a positive or negative offset k according to the invention.
  • the Fig. 6a shows two solutions according to the invention a groove in the view QQ, in Fig. 3 is drawn. Shown is a view of the surface of the main flow path boundary in the plane spanned by the circumferential direction u and the meridional direction m. Shown here is only an outbreak of Hauptströmungspfadberandung, unwound in the plane of the drawing. The profiles of two adjacent blade ends of the blade row are shown in dashed lines. The main flow runs from left to right, as indicated by the thick arrow.
  • the left part of the Fig. 6a shows a groove 7 according to the invention, which is provided exactly in the circumferential direction with the same groove cross-sectional shape along the entire circumference of the machine in the Hauptströmungspfadberandung.
  • the lines formed by the groove opening start points C and groove opening end points D are respectively labeled LC and LD.
  • the hidden edge, which results as a connection of all Nutfrontally F is denoted by LF and dotted marked.
  • the parallel, along the entire circumference provided course of the three lines LF, LC and LD represents the simplest variant of the invention Solution.
  • the distance between two adjacent blades, the so-called blade pitch has, as also indicated in the image, the amount t directly at the gap.
  • the right part of the Fig. 6a shows a groove 7 according to the invention in the form of a circumferential groove 13 which is provided substantially in the circumferential direction and a constant groove cross-sectional shape along the entire circumference of the machine in the Hauptströmungspfadberandung, but according to the invention has a circumferentially varying position of the groove relative to the blade end in meridionalraum m.
  • a certain period f recurring courses of the groove are particularly favorable.
  • the course of the groove can, as here, be designed to be similar to a sinusoid.
  • a periodic recurrence of a groove portion is also advantageous.
  • Also according to the invention is a course of the groove, which is interrupted in the circumferential direction.
  • the Fig. 6c shows examples according to the invention for an interrupted and an interrupted and offset course of the groove, wherein the edges of the interruption are aligned substantially in the meridional direction m.
  • the illustrated configurations fulfill the condition that the circumferential extent e of a single groove is significantly greater than the width w of the slot opening (possibly varying in the circumferential direction), and in this way a circumferentially slender formation of the groove is provided.
  • the groove length e has at least the size of the blade pitch t (e / t greater or equal to 1).
  • Fig. 6e Figure 2 shows two further examples of the course along the circumference in the meridian direction of an interrupted groove.
  • Fig. 6f Finally shows embodiments of the groove according to the invention, in which the two edges of the groove interruption are on the one hand differently and on the other obliquely aligned to the meridional direction.
  • the Fig. 7a shows a groove according to the invention with interruption in different views.
  • the groove in the meridian plane in which the view ZZ and the section XX are marked.
  • View ZZ intersects the blade near the gap and provides a view of the surface of the main flow path boundary and the slot opening. Invisible edges are dotted.
  • the inventive solution with groove interruption shown here comprises an inclination of the interrupting wall in the circumferential direction. This is especially in section XX (see Fig. 7a , bottom right).
  • Section XX shows the case of a main flow path boundary (housing) concavely curved in this view; the present relative direction of movement of the blade end is indicated by an arrow.
  • the interruption wall can be inclined in an advantageous embodiment, as shown here, in the circumferential direction such that, starting from the main flow path, an oblique running towards the bottom of the groove in the direction of the relative movement of the blade end is provided. A running in the direction of the blade flow can enter the groove in this way undisturbed.
  • Particularly advantageous according to the invention are inclination angles at the main flow path of ⁇ 1 greater than 45 °.
  • the Fig. 7b shows in an equivalent representation Fig. 7a a further advantageous design of Nutausbrechung.
  • the two sides of the groove interruption have a particularly contoured shape, which has the consequence that the groove interruption in the section XX differs significantly from a simple web-like shape, such that in the (relative) direction of the blade end facing side of the interruption is flat and possibly curved by observing values ⁇ 1> 45 °, the bottom of the groove approximates, and the side of the interruption facing the (relative) running direction of the blade end approximates first steep and then rounding out from the main flow path to the bottom of the groove.
  • values of the inclination angle at the main flow path of ⁇ 2 between 25 ° and -25 ° are particularly favorable.
  • the Fig. 8a shows nine examples according to the invention possible configurations of grooves with internal deflection, shown in the meridian view.
  • the internal deflecting means initially constitutes an obstacle within the groove, which interrupts a flow path which is undisturbed and continuous in the circumferential direction in a part of the groove cross-section and causes the flow to be deflected or deflected by its shaping.
  • the free edge of the internal deflection means according to the invention is either completely within the groove (ie, it does not occur over a linear connection of the start and end points of the slot opening C and D in the direction of the main flow out) or it affects the straight-line connection between the points C. and D in part of their course.
  • the Fig. 8b shows a more detailed representation of a groove according to the invention with internal deflection in three views.
  • Top right is the meridian view showing the groove in cross section.
  • a deflection means is provided between groove bottom and approximately half the groove depth, the free edge of which runs parallel to the auxiliary line through the point D.
  • the view ZZ top left in Fig. 8b shows the course of the groove along part of the circumference and the deflection within the groove, of which the rear half visible, the front half is covered (dotted lines).
  • the deflection means here consists of a simple, circumferentially inclined web. Of course, even simpler webs without inclination according to the invention.
  • the Fig. 8d shows a groove according to the invention with internal deflection, which in the meridian view of the in Fig. 8c pictured resembles. However, here, as the view ZZ and the section XX show, a contouring of the deflection means is provided.
  • the Fig. 8e finally shows a groove according to the invention with internal deflection, which in the meridian view of the in Fig. 8c is similar.
  • a slot configuration with offset (k ⁇ 0) is shown here by way of example.
  • a profiling and curvature of the deflection is provided here for better flow management / deflection.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The machine has a row of blades (5) arranged in a main flow path. An annular groove (7) runs in a circumferential direction of the machine. An extension of the groove in the circumferential direction is large as compared to an extension of the groove in a meridional flow direction. A cross-sectional area of the groove departs from a parallelogrammic shape in a meridional view of the machine, and is inclined in an upstream direction due to a contour. A centroid of the cross-sectional area of the groove is positioned upstream of a center of a groove aperture (12) on the path.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsarbeitsmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a fluid flow machine according to the features of the preamble of claim 1.

Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Strömungsarbeitsmaschine mit einem von einer Nabe und einem Gehäuse begrenzten Hauptströmungspfad, in welchem zumindest eine Reihe von Schaufeln angeordnet ist, die zu der Nabe oder dem Gehäuse einen Laufspalt bildet.In particular, the invention relates to a fluid power machine having a main flow path defined by a hub and a housing in which at least one row of blades is arranged which forms a nip with respect to the hub or housing.

Die aerodynamische Belastbarkeit und die Effizienz von Strömungsarbeitsmaschinen, beispielsweise Bläsern, Verdichtern, Pumpen und Ventilatoren, wird insbesondere durch das Wachstum und die Ablösung von Grenzschichten im Rotor- und Statorspitzenbereich nahe der Gehäuse- beziehungsweise Nabenwand begrenzt. Die führt bei Schaufelreihen mit Laufspalt bei höherer Belastung zu Rückströmerscheinungen und dem Auftreten von Instabilität der Maschine.The aerodynamic load capacity and efficiency of fluid flow machines, such as fans, compressors, pumps and fans, is limited in particular by the growth and separation of boundary layers in the rotor and stator tip region near the housing or hub wall. This results in blade rows with running gap at higher load to Rückströmerscheinungen and the occurrence of instability of the machine.

Strömungsarbeitsmaschinen nach dem Stand der Technik besitzen entweder keine besonderen Merkmale zur Abhilfe in diesem Bereich oder es werden als Gegenmaßnahme sogenannte Casing Treatments eingesetzt, die:

  1. a.) aus Schlitzen/Öffnungen und Kammern im Gehäuse über dem Rotor bestehen; die Öffnungen haben dabei stets Rechteck- beziehungsweise Parallelogrammform,
  2. b.) aus Schlitzen im Gehäuse, die im Wesentlichen in Strömungsrichtung orientiert sind und eine schlanke Form mit einer in Umfangsrichtung der Maschine betrachtet geringen Ausdehnung besitzen,
  3. c.) Umfangsnuten mit rechteckigem oder parallelogrammförmigem Querschnitt.
According to the state of the art, fluid flow machines either have no special features for remedying this area or, as a countermeasure, so-called casing treatments are used which:
  1. a.) consist of slots / openings and chambers in the housing over the rotor; the openings always have a rectangular or parallelogram shape,
  2. b.) of slots in the housing, which are oriented substantially in the flow direction and have a slim shape with a small extent viewed in the circumferential direction of the machine,
  3. c.) circumferential grooves with a rectangular or parallelogrammförmigem cross section.

Dazu gehören bekannte Lösungen, die in folgenden Dokumenten offenbart sind:These include known solutions, which are disclosed in the following documents:

US 2005/0226717 A1 , EP 0 754 864 A1 , DE 101 35 003 C1 und DE 103 30 084 A1 . US 2005/0226717 A1 . EP 0 754 864 A1 . DE 101 35 003 C1 and DE 103 30 084 A1 ,

Eine Skizze üblicher Schlitze und Nuten 10 ist in den Fig.1a und Fig.1b gegeben.A sketch of conventional slots and grooves 10 is in the 1a and 1b given.

Einfache aus dem Stand der Technik bekannte Konzepte von Casing Treatments in Form von Schlitzen und/oder Kammern in der Ringkanalwand bieten eine Steigerung der Stabilität der Strömungsarbeitsmaschine. Diese wird jedoch aufgrund der ungünstig gewählten Anordnung oder Formgebung nur bei Verlust an Wirkungsgrad erzielt. Die bekannten Lösungen nehmen teils einen großen Bauraum an der Peripherie des Ringkanals der Strömungsarbeitsmaschine ein oder sind aufgrund ihrer Form (z. B. einfache parallelogrammförmige Umfangsgehäusenuten) nur bedingt wirksam und sind auf die Anordnung einer von einem Gehäuse umgebenen Rotorschaufelreihe begrenzt.Simple concepts known from the prior art of casing treatments in the form of slots and / or chambers in the annular channel wall offer an increase in the stability of the fluid flow machine. However, this is achieved due to the unfavorably chosen arrangement or shaping only at loss of efficiency. The known solutions partly take up a large space at the periphery of the annular channel of the fluid flow machine or are only partially effective due to their shape (eg simple parallelogram-shaped peripheral housing grooves) and are limited to the arrangement of a rotor blade row surrounded by a housing.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsarbeitsmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine wirkungsvolle Grenzschichtbeeinflussung im Schaufelspitzenbereich aufweist.The present invention has for its object to provide a fluid flow machine of the type mentioned, which has an effective boundary layer influence in the blade tip area while avoiding the disadvantages of the prior art.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention the object is achieved by the feature combination of the main claim, the subclaims show further advantageous embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß wird somit eine optimierte Ausgestaltung der Nut beschrieben, durch welche sich die Strömungsverhältnisse im Bereich des Schaufelrandes und des Laufspaltes optimieren lassen.Thus, according to the invention, an optimized embodiment of the groove is described by means of which the flow conditions in the region of the blade edge and the running gap can be optimized.

Im Einzelnen betrifft die Erfindung einen Abschnitt des Ringkanals einer Strömungsarbeitsmaschine, im Bereich einer Schaufelreihe mit freiem Ende und Laufspalt, in dem eine im wesentlichen in Umfangsrichtung der Maschine verlaufende Nut mit strömungsgünstigem Querschnitt vorgesehen ist, wobei der Nutquerschnitt keine Parallelogrammform besitzt und durch seine Konturgebung stromaufwärts orientiert ist. Die Anordnung betrifft Anordnungen mit Laufspalt und Relativbewegung zwischen Schaufelende und Hauptströmungspfadberandung, sowohl am Gehäuse als auch an der Nabe.In particular, the invention relates to a portion of the annular channel of a fluid flow machine, in the region of a blade row with free end and running gap, in which a substantially extending in the circumferential direction of the machine groove is provided with flow-favorable cross-section, wherein the groove cross section has no parallelogram shape and by its contouring upstream is oriented. The arrangement relates to arrangements with a running gap and relative movement between the blade end and the main flow path boundary, both on the housing and on the hub.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf Strömungsarbeitsmaschinen wie etwa Bläser, Verdichter, Pumpen und Ventilatoren, sowohl in axialer, halbaxialer als auch in radialer Bauart. Das Arbeitsmedium oder Fluid kann gasförmig oder flüssig sein.The present invention thus relates to fluid flow machines such as fans, compressors, pumps and fans, in both axial, semi-axial and radial designs. The working medium or fluid may be gaseous or liquid.

Die Strömungsarbeitsmaschine kann eine oder mehrere Stufen mit jeweils einem Rotor und einem Stator umfassen, in Einzelfällen wird die Stufe lediglich durch einen Rotor gebildet.The turbomachine may include one or more stages, each having a rotor and a stator, in some cases the stage is merely formed by a rotor.

Der Rotor besteht aus einer Anzahl von Schaufeln, die mit der rotierenden Welle der Maschine verbunden sind und Energie an das Arbeitsmedium abgeben: Der Rotor kann mit oder ohne Deckband am äußeren Schaufelende ausgeführt sein.The rotor consists of a number of blades, which are connected to the rotating shaft of the machine and deliver energy to the working fluid: The rotor can be designed with or without shroud at the outer blade end.

Der Stator besteht aus einer Anzahl feststehender Schaufeln, die nabenseitig wie gehäuseseitig mit festem oder freiem Schaufelende ausgeführt sein können.The stator consists of a number of stationary blades, which can be designed on the hub side as the housing side with a fixed or free blade end.

Die Rotortrommel und die Beschaufelung sind üblicherweise von einem Gehäuse umgeben, in anderen Fällen, z. B. bei Propellern oder Schiffsschrauben, existiert kein Gehäuse.The rotor drum and the blading are usually surrounded by a housing, in other cases, for. As in propellers or propellers, no housing exists.

Die Maschine kann auch einen Stator vor dem ersten Rotor, ein sogenanntes Vorleitrad, aufweisen. Mindestens ein Stator oder Vorleitrad kann -abweichend von der unbeweglichen Fixierung- drehbar gelagert sein, um den Anstellwinkel zu verändern. Eine Verstellung erfolgt beispielsweise durch eine von außerhalb des Ringkanals zugängliche Spindel.The machine can also have a stator in front of the first rotor, a so-called leading wheel. At least one stator or Vorleitrad may - unlike the immovable fixation - be rotatably mounted to the angle of attack change. An adjustment is made for example by a spindle accessible from outside the annular channel.

In besonderer Ausgestaltung kann die Strömungsarbeitsmaschine mindestens eine Reihe verstellbarer Rotoren aufweisen.In a particular embodiment, the turbomachine may have at least one row of adjustable rotors.

Alternativ kann die erfindungsgemäße Strömungsarbeitsmaschine bei Mehrstufigkeit zwei gegenläufige Wellen besitzen, so dass die Rotorschaufelreihen von Stufe zu Stufe die Drehrichtung wechseln. Hierbei existieren keine Statoren zwischen aufeinander folgenden Rotoren.Alternatively, the turbomachine according to the invention may have two counter-rotating shafts in multiple stages, so that the rotor blade rows change the direction of rotation from stage to stage. There are no stators between successive rotors.

Schließlich kann die Strömungsarbeitsmaschine alternativ eine Nebenstromkonfiguration derart aufweisen, dass sich der einstromige Ringkanal hinter einer bestimmten Schaufelreihe in zwei konzentrische Ringkanäle aufteilt, die ihrerseits mindestens jeweils eine weitere Schaufelreihe beherbergen.Finally, the fluid flow machine can alternatively have a bypass configuration such that the single-flow annular channel divides behind a certain row of blades into two concentric annular channels, which in turn accommodate at least one additional row of blades.

Fig.2 zeigt Beispiele erfindungsgemäß relevanter Strömungsarbeitsmaschinen. Fig.2 shows examples according to the invention relevant flow machines.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1a:
eine Skizze des Standes der Technik, Rotorgehäusestrukturierung;
Fig. 1b:
eine Skizze des Standes der Technik, Rotorgehäuse, Umfangsnuten;
Fig. 2:
Beispiele erfindungsgemäß relevanter Strömungsarbeitsmaschinen;
Fig. 3:
eine erfindungsgemäße Umfangsnut, Ansicht im Meridianschnitt;
Fig. 4a:
eine erfindungsgemäße Position der Umfangsnut im Meridianschnitt;
Fig. 4b:
eine erfindungsgemäße Position der Umfangsnut im Meridianschnitt, Beispiele;
Fig. 4c:
eine erfindungsgemäße, günstige Ausführung mit Anstreifbelag;
Fig. 4d:
eine erfindungsgemäße, günstige Ausführung mit Anstreifbelag und Ausnehmung am Schaufelende;
Fig. 5a:
eine erfindungsgemäße Umfangsnut im Meridianschnitt, Formkenngrößen,
Fig. 5b:
eine erfindungsgemäße Umfangsnutformen im Meridianschnitt;
Fig. 5c:
weitere erfindungsgemäße Umfangsnutformen im Meridianschnitt;
Fig. 5d:
weitere erfindungsgemäße Umfangsnutformen im Meridianschnitt;
Fig. 5e:
weitere erfindungsgemäße Umfangsnutformen im Meridianschnitt;
Fig. 6a:
erfindungsgemäße Umfangsnutformen in der Ansicht Q-Q;
Fig. 6b:
weitere erfindungsgemäße Umfangsnutformen in der Ansicht Q-Q;
Fig. 6c:
weitere erfindungsgemäße Umfangsnutformen in der Ansicht Q-Q;
Fig. 6d:
weitere erfindungsgemäße Umfangsnutformen in der Ansicht Q-Q;
Fig. 6e:
weitere erfindungsgemäße Umfangsnutformen in der Ansicht Q-Q;
Fig. 6f:
weitere erfindungsgemäße Umfangsnutformen in der Ansicht Q-Q;
Fig. 7a:
eine erfindungsgemäße Umfangsnut mit Unterbrechung;
Fig. 7b:
eine erfindungsgemäße Umfangsnut mit geformter Unterbrechung;
Fig. 8a:
erfindungsgemäße Umfangsnuten mit internem Umlenkmittel, Meridianansicht;
Fig. 8b:
eine erfindungsgemäße Umfangsnut mit internem Umlenkmittel (parallel);
Fig. 8c:
eine erfindungsgemäße Umfangsnut mit internem Umlenkmittel (schräg);
Fig. 8d:
eine erfindungsgemäße Umfangsnut mit internem Umlenkmittel (schräg und konturiert);
Fig. 8e:
eine erfindungsgemäße Umfangsnut mit internem Umlenkmittel (schräg und profiliert).
In the following the invention will be described by means of embodiments in conjunction with the figures. Showing:
Fig. 1a:
a sketch of the prior art, rotor housing structuring;
Fig. 1b:
a sketch of the prior art, rotor housing, circumferential grooves;
Fig. 2:
Examples of relevant flow working machines according to the invention;
3:
a circumferential groove according to the invention, view in meridian section;
Fig. 4a:
a position according to the invention of the circumferential groove in the meridian section;
Fig. 4b:
a position according to the invention of the circumferential groove in the meridian section, examples;
4c:
an inventive, cheap version with squint coating;
4d:
an inventive, favorable design with squint and recess at the blade end;
Fig. 5a:
a circumferential groove according to the invention in the meridian section, shape characteristics,
Fig. 5b:
a Umfangsnutformen invention in meridian section;
Fig. 5c:
further Umfangsnutformen invention in meridian section;
Fig. 5d:
further Umfangsnutformen invention in meridian section;
Fig. 5e:
further Umfangsnutformen invention in meridian section;
6a:
circumferential groove shapes according to the invention in the view QQ;
Fig. 6b:
further circumferential groove shapes according to the invention in the view QQ;
Fig. 6c:
further circumferential groove shapes according to the invention in the view QQ;
6d:
further circumferential groove shapes according to the invention in the view QQ;
Fig. 6e:
further circumferential groove shapes according to the invention in the view QQ;
Fig. 6f:
further circumferential groove shapes according to the invention in the view QQ;
Fig. 7a:
a circumferential groove according to the invention with interruption;
Fig. 7b:
a circumferential groove according to the invention with a shaped break;
8a:
circumferential grooves according to the invention with internal deflection means, meridian view;
8b:
a circumferential groove according to the invention with internal deflection (parallel);
8c:
a circumferential groove according to the invention with internal deflection (oblique);
8d:
a circumferential groove according to the invention with internal deflection (oblique and contoured);
8e:
a circumferential groove according to the invention with internal deflection (oblique and profiled).

Die Fig.3 zeigt die erfindungsgemäße Lösung einer Schaufelreihe 5 mit freiem Ende und Laufspalt 11 sowie einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 7 im Bereich des Laufspaltes 11, dargestellt in der durch die Axialrichtung x und die Radialrichtung r aufgespannten Meridianebene.The Figure 3 shows the inventive solution of a row of blades 5 with free end and running gap 11 and a circumferentially extending groove 7 in the region of the running gap 11, shown in the plane defined by the axial direction x and the radial direction r meridian plane.

Der Laufspalt 11 trennt die Schaufelspitze von einem zum Hauptströmungspfad gehörenden Bauteil an der Nabe 3 oder dem Gehäuse 1 der Strömungsarbeitsmaschine.The running gap 11 separates the blade tip from a component belonging to the main flow path on the hub 3 or the housing 1 of the fluid flow machine.

Zwischen der Schaufelspitze und dem zum Hauptströmungspfad gehörenden Bauteil liegt eine rotierende Relativbewegung vor. Die Darstellung gilt somit gleichermaßen für folgende Anordnungen:

  1. 1.) rotierende Schaufel an stehendem Gehäuse;
  2. 2.) ruhende Schaufel an rotierender Nabe;
  3. 3.) ruhende Schaufel an rotierendem Gehäuse;
  4. 4.) rotierende Schaufel an stehender Nabe.
Between the blade tip and belonging to the main flow path component is a rotating relative motion. The presentation thus applies equally to the following arrangements:
  1. 1.) rotating blade on stationary housing;
  2. 2.) stationary blade on rotating hub;
  3. 3.) stationary blade on rotating housing;
  4. 4.) rotating blade on standing hub.

Die Hauptströmungsrichtung ist mit einem dicken Pfeil dargestellt. Stromauf der Schaufelreihe mit Laufspalt kann sich, wie hier gestrichelt angedeutet ist, eine weitere Schaufelreihe befinden.The main flow direction is shown with a thick arrow. Upstream of the row of blades with a running gap, as indicated here by dashed lines, can be another row of blades.

Der Vorderkantenpunkt der Schaufel 5 am Laufspalt 11 ist mit A bezeichnet und der Hinterkantenpunkt der Schaufel am Laufspalt ist mit B bezeichnet.The leading edge point of the blade 5 at the nip 11 is designated A and the trailing edge point of the blade at the nip is designated B.

Die Öffnung 12 der Nut 7 am Rand des Hauptströmungspfades wird durch den Startpunkt C und den Endpunkt D begrenzt. Von der Nutöffnung 12 aus ist eine in das Gehäuse 1 bzw. in die Nabenkontur eingelassene Ausnehmung vorgesehen, die eine stromaufwärts gerichtete Neigung besitzt. Die Ausdehnung der Nut 7 in Umfangsrichtung ist erfindungsgemäß groß gegenüber der Ausdehnung der Nut 7 in Meridionalströmungsrichtung. Die erfindungsgemäße Nut 7 kann demnach entweder am gesamten Umfang der Maschine oder lediglich an einem Abschnitt des Umfangs vorgesehen sein.The opening 12 of the groove 7 at the edge of the main flow path is bounded by the starting point C and the end point D. From the slot opening 12 of a recessed into the housing 1 and in the hub contour recess is provided which has an upstream inclination. The extent of the groove 7 in the circumferential direction according to the invention is large compared to the extension of the groove 7 in meridional flow direction. The groove 7 according to the invention can therefore be provided either on the entire circumference of the machine or only on a portion of the circumference.

Die in dieser Darstellung gewählte Form der erfindungsgemäßen Nut 7 ist exemplarisch und als stellvertretend für eine Anzahl erfindungsgemäß möglicher Nutformen mit Stromaufwärtsneigung zu betrachten, die in weiteren Figuren weiter ausgeführt werden.The shape of the groove 7 according to the invention chosen in this illustration is to be considered by way of example and as representative of a number of groove shapes with upstream inclination which are possible according to the invention and which are further explained in further figures.

Ebenfalls erfindungsgemäß vorteilhaft ist die trivial ableitbare Lösung einer Mehrfachanordnung erfindungsgemäßer Nuten 7 im Bereich eines Schaufelendes mit Spalt. Eine derartige Anordnung ist in Fig.3 am Beispiel zweier weiterer (hier gepunktet eingezeichneter) Nuten 7 aufgezeigt. Der Einfachheit halber ist jedoch in weiteren folgenden Bildern und Ansichten stets nur eine Nut 7 dargestellt.Also advantageous according to the invention is the trivially dissipative solution of a multiple arrangement of grooves 7 according to the invention in the region of a blade end with gap. Such an arrangement is in Figure 3 the example of two more (here dotted indented) grooves 7 shown. For the sake of simplicity, however, only one groove 7 is shown in further following images and views.

Schließlich enthält die Darstellung noch die Ansicht Q-Q, die in weiteren Darstellungen erfindungsgemäßer Lösungen Verwendung findet.Finally, the representation still contains the view Q-Q, which is used in further illustrations of solutions according to the invention.

Die Fig.4a zeigt die erfindungsgemäße Nut 7 in vergrößerter Darstellung, wiederum in der durch die Axialrichtung x und die Radialrichtung r aufgespannten Meridianebene. Enthalten sind jetzt nur noch die Kontur der Nut 7, der relevante Teil der Hauptströmungspfadberandung und ein Schaufelende mit Spalt 11. Ebenfalls gezeigt sind die Eckpunkte des Schaufelendes A und B, sowie der Nutöffnungsstartpunkt C und der Nutöffnungsendpunkt D.The 4a shows the groove 7 according to the invention in an enlarged view, again in the plane defined by the axial direction x and the radial direction r meridian plane. Contained are now only the contour of the groove 7, the relevant part of the main flow path boundary and a blade end with gap 11. Also shown are the corner points of the blade end A and B, and the Nutöffnungsstartpunkt C and the Nutöffnungsendpunkt D.

Die gestrichelte Linie durch die Schaufelspitzeneckpunkte A und B gibt die Referenzrichtung für weitere kennzeichnende Größen einer erfindungsgemäßen Nut vor. Alle weiteren eingezeichneten gestrichelten Hilfslinien verlaufen entweder parallel oder senkrecht zur Referenzlinie A-B. So verläuft eine Parallele zu A-B durch den Nutöffnungsendpunkt D. Außerdem verläuft jeweils eine Senkrechte zu A-B durch den Nutöffnungsstartpunkt C und durch den außerhalb des Hauptströmungspfades gelegenen Schwerpunkt der Nutquerschnittsfläche S.The dashed line through the blade tip corner points A and B specifies the reference direction for further characteristic sizes of a groove according to the invention. All further dashed auxiliary lines drawn extend either parallel or perpendicular to the reference line A-B. Thus, a parallel to A-B passes through the groove opening end point D. In addition, a perpendicular to A-B passes through the groove opening start point C and the center of gravity of the groove cross-sectional area S outside the main flow path.

Der Nutöffnungsmittelpunkt M ist definiert als ein Punkt auf der Hilfslinie durch den Punkt D, und zwar in Referenzrichtung A-B betrachtet bei halbem Abstand zwischen den Punkten C und D.The groove opening center M is defined as a point on the auxiliary line through the point D, viewed in the reference direction A-B at half the distance between the points C and D.

Erfindungsgemäß weicht der Querschnitt der Nut 7 wesentlich von einer Parallelogrammform ab und ist aufgrund seiner Konturgebung stromaufwärts geneigt. Dies ist unter anderem dadurch sichergestellt, dass der Schwerpunkt S der Nutquerschnittsfläche um einen Betrag d > 0 stromauf des Mittelpunktes M der Nutöffnung vorgesehen ist.According to the invention, the cross section of the groove 7 deviates substantially from a parallelogram shape and is inclined upstream due to its contouring. This is ensured inter alia by the fact that the center of gravity S of the groove cross-sectional area is provided by an amount d> 0 upstream of the center M of the slot opening.

Die erfindungsgemäße Positionierung der Nut 7 im Bereich des Schaufelendes ist durch den zwischen den Punkten A und C in der Referenzrichtung A-B gegebenen Abstand VN in Relation zur meridionalen Sehnenlänge an der Schaufelspitze Lm wie folgt gegeben: -0,25 < VN / Lm < 0,95. Folglich kann der Nutstartpunkt maximal um 25% der meridionalen Schaufelsehnenlänge stromauf des Vorderkantenpunktes A und maximal um 95% der meridionalen Schaufelsehnenlänge stromab des Vorderkantenpunktes A liegen.The inventive positioning of the groove 7 in the region of the blade end is by the given between the points A and C in the reference direction AB distance VN in relation to the meridional chord length at the blade tip Lm as follows: -0.25 <VN / Lm <0.95. Thus, the groove start point may be no more than 25% of the meridional vane chord length upstream of the leading edge point A and at most 95% of the meridional vane chord length downstream of the leading edge point A.

Erfindungsgemäß vorteilhaft ist eine Positionierung gemäß -0,15 < VN / Lm < 0,35. Erfindungsgemäß besonders günstig ist eine Positionierung gemäß -0,15 < VN / Lm < 0,15.A positioning according to -0.15 <VN / Lm <0.35 is advantageous according to the invention. According to the invention, a positioning according to -0.15 <VN / Lm <0.15 is particularly favorable.

Die Fig. 4b zeigt vier Beispiele für erfindungsgemäße Positionierung von Nuten.The Fig. 4b shows four examples of positioning of grooves according to the invention.

Die Fig. 4c zeigt drei Beispiele für eine erfindungsgemäße Nut 7 für den Fall, dass in der Hauptströmungspfadberandung im Bereich des Laufspaltes ein Schaufelanstreifbelag vorgesehen ist. Eine besonders günstige erfindungsgemäße Lösung beinhaltet, dass, wie dargestellt, der Anstreifbelag nur innerhalb eines Teilabschnitts der Schaufellaufpfadbreite vorgesehen ist, der Anstreifbelag innerhalb dieses Teilabschnitts eine glatte und ununterbrochene Oberfläche an der Hauptströmungspfadberandung bildet und eine erfindungsgemäße Nut den Anstreifbelag nach stromauf und / oder stromab derart begrenzt, dass der Schaufelspitzeneckpunkt A und / oder der Schaufelspitzeneckpunkt B in einem nicht mit Anstreifbelag überdeckten Bereich liegen. Dies ist für alle drei Darstellungen der Fig. 4c zutreffend, wobei die Darstellung oben links eine Nut 7 im Bereich der Schaufelvorderkante, die Darstellung oben rechts eine Nut 7 im Bereich der Vorder- und Hinterkante, und die Darstellung unten links eine Nut 7 im Bereich der Vorderkante mit Absatz (hier sogar mit einer Überlappung von Nutöffnungsstartkante und Schaufelende quer zur Meridianströmungsrichtung) zeigt.The Fig. 4c shows three examples of a groove 7 according to the invention in the event that a Schaufelanstreifbelag is provided in the main flow path boundary in the region of the running gap. A particularly favorable solution according to the invention comprises that, as shown, the abradable coating is provided only within a subsection of the blade clearance path width, the abradable coating within this subsection forms a smooth and uninterrupted surface on the main flow path boundary, and a groove according to the invention forms the abradable coating upstream and / or downstream limited that the blade tip corner point A and / or the blade tip corner point B are in a not covered with squint area. This is for all three representations of Fig. 4c true, where the representation top left a groove 7 in the blade leading edge, the representation top right a groove 7 in the region of the front and rear edge, and the bottom left representation of a groove 7 in the region of the leading edge with paragraph (here even with an overlap from slot opening start edge and blade end transverse to meridian flow direction).

Die Fig. 4d zeigt ähnliche erfindungsgemäße Konfigurationen mit Anstreifbelag, wobei hier der Anstreifbelag an den Übergängen zur Nut 7 an seinen Rändern vollständig vom Material des die Hauptströmungspfadberandung bildenden Bauteils eingefasst ist. In diesem Fall ist es erfindungsgemäß günstig, dort, wo das Schaufelende direkt dem Material des die Hauptströmungspfadberandung bildenden Bauteils gegenüber steht, eine Ausnehmung am Schaufelende vorzusehen, die ein Anstreifen des Schaufelendes lokal vermeidet.The Fig. 4d shows similar configurations according to the invention with abradable coating, in which case the abradable coating is completely enclosed at the edges of the groove 7 at its edges by the material of the main flow path boundary forming member. In this case, it is favorable according to the invention, where the blade end is directly opposite the material of the component forming the main flow path boundary, to provide a recess at the blade end which locally avoids scratching of the blade end.

Die Fig. 5a zeigt die erfindungsgemäße Nut 7 in vergrößerter Darstellung mit der Definition ihrer Formkenngrößen, wiederum in der durch die Axialrichtung x und die Radialrichtung r aufgespannten Meridianebene. Die erfindungsgemäße Nut 7 ist durch eine Anordnung von sechs Hilfslinien definiert, für die bestimmte Bedingungen gelten. Die Hilfslinien verlaufen entweder parallel oder senkrecht zur Referenzrichtung A-B:

  • Die Linie L1 verläuft parallel zu A-B durch den Nutöffnungsendpunkt D.
  • Die Linie L2 verläuft parallel zu L1 durch den Nutöffnungsstartpunkt C.
  • Die Linie L3 verläuft parallel zu L1 tangential entlang der Nutkontur, sodass sie erfindungsgemäß mindestens einen Punkt G an einem Ort bei maximaler Eindringtiefe h mit L3 gemeinsam hat.
  • Die Linie L4 verläuft senkrecht zu L1 tangential entlang der Nutkontur, sodass sie erfindungsgemäß mindestens einen Punkt F an einem Ort bei maximaler Stromauf-Überhang m mit L4 gemeinsam hat.
  • Die Linie L5 verläuft senkrecht zu L1 tangential entlang der Nutkontur, sodass sie erfindungsgemäß mindestens einen Punkt E an einem Ort bei maximalem Stromab-Überhang n mit L5 gemeinsam hat.
  • Die Linie L6 verläuft senkrecht zu L1 durch den Nutöffnungsstartpunkt C und teilt die Querschnittsfläche der Nut erfindungsgemäß in zwei Teilflächen auf: die stromauf von L6 befindlichen Fläche AF (dick schraffiert) und die stromab von L6 befindlichen Fläche AR (dünn schraffiert).
The Fig. 5a shows the groove 7 according to the invention in an enlarged view with the definition of their shape characteristics, again in the plane defined by the axial direction x and the radial direction r meridian plane. The groove 7 according to the invention is defined by an arrangement of six auxiliary lines, for which certain conditions apply. The auxiliary lines run either parallel or perpendicular to the reference direction AB:
  • The line L1 runs parallel to AB through the slot opening end point D.
  • The line L2 runs parallel to L1 through the slot opening start point C.
  • The line L3 runs parallel to L1 tangentially along the groove contour, so that according to the invention it has at least one point G at one location at maximum penetration depth h with L3 in common.
  • The line L4 runs perpendicular to L1 tangentially along the groove contour, so that according to the invention it has at least one point F at a location at maximum upstream overhang m with L4 in common.
  • The line L5 runs perpendicular to L1 tangentially along the groove contour, so that according to the invention it has in common at least one point E at a location with maximum downstream overhang n with L5.
  • The line L6 runs perpendicular to L1 through the Nutöffnungsstartpunkt C and divides the cross-sectional area of the groove according to the invention in two sub-areas: the upstream of L6 surface AF (shaded thick) and located downstream of L6 surface AR (shaded hatched).

Der Schwerpunkt der gesamten Nutquerschnittsfläche (AF+AR) ist auch hier als Punkt S eingezeichnet, ebenso wie der Nutöffnungsmittelpunkt M und der zwischen S und M vorgesehenen Abstand d.The center of gravity of the entire groove cross-sectional area (AF + AR) is also shown here as point S, as well as the Nutöffnungsmittelpunkt M and provided between S and M distance d.

Die Abstände k, h, m, n, d haben in der eingezeichneten Pfeilrichtung positives Vorzeichen.The distances k, h, m, n, d have a positive sign in the indicated arrow direction.

Für eine erfindungsgemäße Nut gelten schließlich gemeinsam folgende weitere Merkmale:

  • w / Lm < 0,2
  • h/w < 10
  • m / w > 0,1
  • AF / AR > 0,1
  • d / w > 0,05
  • Betrag (k / w) < 2
Finally, for a groove according to the invention, the following further features apply jointly:
  • w / Lm <0.2
  • h / w <10
  • m / w> 0.1
  • AF / AR> 0.1
  • d / w> 0.05
  • Amount (k / w) <2

Die Fig. 5b zeigt beispielhaft vier erfindungsgemäß mögliche Nutformen in vergrößerter Darstellung in der durch die Axialrichtung x und die Radialrichtung r aufgespannten Meridianebene. Zur besseren Orientierung des Betrachters sind die in Fig. 5a beschriebenen Hilfslinien ebenfalls angedeutet. Auch sind die schraffierten Teilflächen der Nut in jedem Bildteil enthalten. Es wird hier deutlich, dass innerhalb der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Definition der Nut in der Meridianansicht unterschiedliche Formen, bestehend aus einer Kombination von geraden und gekrümmten Konturabschnitten, vorgesehen sein können.The Fig. 5b shows by way of example four groove shapes according to the invention in an enlarged representation in the plane defined by the axial direction x and the radial direction r meridian plane. For better orientation of the viewer, the in Fig. 5a also described guidelines. Also, the hatched part surfaces of the groove are included in each image part. It becomes clear here that, within the above-described inventive definition of the groove in the meridian view, different shapes, consisting of a combination of straight and curved contour sections, can be provided.

Dabei ist insbesondere eine wenigstens abschnittweise in Stromauf-Richtung weisende Neigung der Nutkontur (0° < γ F < 90°) im Bereich der Teilfläche AF vorteilhaft, siehe Fig. 5b, Bildteil oben links.In this case, in particular, an inclination of the groove contour (0 ° <γ F <90 °) pointing at least in sections in the upstream direction is advantageous in the region of the partial surface AF, see Fig. 5b , Picture section top left.

Besonders günstig ist es, wenn der Neigungswinkel der Nutkontur an der Teilfläche AF wenigstens abschnittweise Werte im Bereich zwischen 15° und 55° annimmt (15°< γ R < 55°). Dies gilt im Speziellen für die Konturneigung im Nutöffnungsstartpunkt C.It is particularly favorable if the angle of inclination of the groove contour on the partial surface AF assumes, at least in sections, values in the range between 15 ° and 55 ° (15 ° <γ R <55 °). This applies in particular to the contour inclination in the slot opening start point C.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Nutkontur an der Teilfläche AF geradlinig oder konkav (bezogen auf das Innere der Nut) geformt ist.Further advantages arise when the groove contour is formed on the partial surface AF rectilinear or concave (relative to the interior of the groove).

Weiterhin ist eine wenigstens abschnittweise in Stromauf-Richtung weisende Neigung der Nutkontur im Bereich der Teilfläche AR vorteilhaft (0 < γ R < 90°), siehe Fig. 5b, Bildteil unten links.Furthermore, an inclination of the groove contour in the region of the partial surface AR pointing at least in sections in the upstream direction is advantageous (0 <γ R <90 °), see Fig. 5b , Picture part at the bottom left.

Besonders günstig ist es, wenn der Neigungswinkel der Nutkontur an der Teilfläche AR wenigstens abschnittweise Werte im Bereich zwischen 15° und 55° annimmt (15°< γ R < 55°). Dies gilt im Speziellen für die Konturneigung im Nutöffnungsendpunkt D.It is particularly favorable if the angle of inclination of the groove contour on the partial surface AR assumes values in the range between 15 ° and 55 ° at least in sections (15 ° <γ R <55 °). This applies in particular to the contour inclination in the slot opening end point D.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Nutkontur an der Teilfläche AR geradlinig oder konkav (bezogen auf das Innere der Nut) geformt ist.Further advantages result if the groove contour is formed on the partial surface AR rectilinear or concave (relative to the interior of the groove).

Die Figuren 5c und 5d zeigen beispielhaft jeweils vier weitere erfindungsgemäß mögliche Nutformen in vergrößerter Darstellung in der Meridianebene. Hier ist die Nutkontur entweder durch einen reinen Polygonzug oder durch eine Kombination aus Kreisbogen und Polygonzug gebildet.The FIGS. 5c and 5d show, by way of example, four further groove shapes according to the invention in an enlarged representation in the meridian plane. Here, the groove contour is formed either by a pure traverse or by a combination of arc and traverse.

Während die Figuren 5a bis 5c Beispiele für erfindungsgemäße Nuten zeigen, bei denen der Nutöffnungsstartpunkt C und der Nutöffnungsendpunkt D auf derselben Hilfslinie liegen (also der Versatz k gleich null ist) zeigt die Fig. 5e Beispiele für Nutkonfigurationen mit einem erfindungsgemäßen positiven oder negativen Versatz k.While the FIGS. 5a to 5c Show examples of grooves according to the invention, in which the Nutöffnungsstartpunkt C and the Nutöffnungsendpunkt D are on the same auxiliary line (ie, the offset k is equal to zero) shows the Fig. 5e Examples of groove configurations with a positive or negative offset k according to the invention.

Die Fig. 6a zeigt zwei erfindungsgemäße Lösungen einer Nut in der Ansicht Q-Q, die in Fig. 3 eingezeichnet ist. Gezeigt ist ein Blick auf die Oberfläche der Hauptströmungspfadberandung in der durch die Umfangsrichtung u und die Meridionalrichtung m aufgespannten Ebene. Dargestellt ist hier nur ein Ausbruch der Hauptströmungspfadberandung, abgewickelt in die Zeichnungsebene. Die Profile zweier benachbarter Schaufelenden der Schaufelreihe sind gestrichelt dargestellt. Die Hauptströmung verläuft von links nach rechts, wie durch den dicken Pfeil angedeutet.The Fig. 6a shows two solutions according to the invention a groove in the view QQ, in Fig. 3 is drawn. Shown is a view of the surface of the main flow path boundary in the plane spanned by the circumferential direction u and the meridional direction m. Shown here is only an outbreak of Hauptströmungspfadberandung, unwound in the plane of the drawing. The profiles of two adjacent blade ends of the blade row are shown in dashed lines. The main flow runs from left to right, as indicated by the thick arrow.

Der linke Teil der Fig. 6a zeigt eine erfindungsgemäße Nut 7, die exakt in Umfangsrichtung bei gleichbleibender Nutquerschnittform entlang des gesamten Umfangs der Maschine in der Hauptströmungspfadberandung vorgesehen ist. Die Linien, die durch die Nutöffnungsstartpunkte C und Nutöffnungsendpunkte D gebildet werden sind entsprechend mit LC und LD gekennzeichnet. Die verdeckte Kante, die sich als Verbindung aller Nutfrontpunkte F ergibt, ist mit LF bezeichnet und gepunktet eingezeichnet. Der parallele, entlang des gesamten Umfangs vorgesehene Verlauf der drei Linien LF, LC und LD stellt die einfachste Variante der erfindungsgemäßen Lösung dar. Der Abstand zweier benachbarter Schaufeln, die sogenannte Schaufelteilung, hat, wie ebenfalls im Bild gekennzeichnet, direkt am Spalt den Betrag t.The left part of the Fig. 6a shows a groove 7 according to the invention, which is provided exactly in the circumferential direction with the same groove cross-sectional shape along the entire circumference of the machine in the Hauptströmungspfadberandung. The lines formed by the groove opening start points C and groove opening end points D are respectively labeled LC and LD. The hidden edge, which results as a connection of all Nutfrontpunkte F is denoted by LF and dotted marked. The parallel, along the entire circumference provided course of the three lines LF, LC and LD represents the simplest variant of the invention Solution. The distance between two adjacent blades, the so-called blade pitch, has, as also indicated in the image, the amount t directly at the gap.

Der rechte Teil der Fig. 6a zeigt eine erfindungsgemäße Nut 7 in Form einer Umfangsnut 13, die zwar im Wesentlichen in Umfangsrichtung und bei gleichbleibender Nutquerschnittform entlang des gesamten Umfangs der Maschine in der Hauptströmungspfadberandung vorgesehen ist, aber erfindungsgemäß eine in Umfangsrichtung variierende Position der Nut relativ zum Schaufelende in Meridionalrichtung m aufweist. Besonders günstig sind mit einer bestimmten Periode f wiederkehrende Verläufe der Nut. Der Verlauf der Nut kann wie hier einer Sinusform ähnelnd schwingend beschaffen sein.The right part of the Fig. 6a shows a groove 7 according to the invention in the form of a circumferential groove 13 which is provided substantially in the circumferential direction and a constant groove cross-sectional shape along the entire circumference of the machine in the Hauptströmungspfadberandung, but according to the invention has a circumferentially varying position of the groove relative to the blade end in meridionalrichtung m. With a certain period f, recurring courses of the groove are particularly favorable. The course of the groove can, as here, be designed to be similar to a sinusoid.

Wie der linke Teil der Fig. 6b zeigt, kann es weiterhin erfindungsgemäß günstig sein, nur eine oder zwei der drei Linien LF, LC und LD schwingend verlaufen zu lassen,
wobei dann auch die Querschnittsform der Nut (in den erfindungsgemäßen Grenzen) entlang des Umfangs variiert. Erfindungsgemäß kann es strömungstechnisch, konstruktiv oder fertigungstechnisch vorteilhaft sein, mindestens eine der drei Linien LF, LC und LD polygonzugartig beziehungsweise gezackt verlaufen zu lassen, siehe rechte Seite der Fig. 6b. Wie bei den bislang beschriebenen erfindungsgemäßen Nuten ist auch hier ein periodisches Wiederkehren eines Nutabschnitts, und insbesondere ein mit ganzem Teiler oder ganzem Vielfachen der Schaufelteilung t periodisches Wiederkehren eines Nutabschnitts, von Vorteil.Like the left part of the Fig. 6b shows, it may further be advantageous according to the invention to oscillate only one or two of the three lines LF, LC and LD,
in which case also the cross-sectional shape of the groove (in the limits according to the invention) varies along the circumference. According to the invention, it can be advantageous in terms of flow, design or manufacturing technology to allow at least one of the three lines LF, LC and LD to run polygonal or jagged, see the right side of FIG Fig. 6b , As with the grooves according to the invention described so far, a periodic recurrence of a groove portion, and in particular a periodic recurrence of a groove portion with an entire divisor or an integral multiple of the blade pitch t, is also advantageous.

Ebenfalls erfindungsgemäß ist ein Verlauf der Nut, die in Umfangsrichtung unterbrochen ist.Also according to the invention is a course of the groove, which is interrupted in the circumferential direction.

Die Fig. 6c zeigt erfindungsgemäße Beispiele für einen unterbrochenen sowie einen unterbrochen und versetzten Verlauf der Nut, wobei die Ränder der Unterbrechung im Wesentlichen in Meridionalrichtung m ausgerichtet sind. Die dargestellten Konfigurationen erfüllen erfindungsgemäß die Bedingung, dass die Umfangsersteckung e einer einzelnen Nut deutlich größer ist, als die (möglicherweise in Umfangsrichtung variierende) Weite w der Nutöffnung, und sich auf diese Weise eine in Umfangsrichtung schlanke Formation der Nut vorgesehen ist. Besonders günstig ist dabei, wenn die Nutlänge e mindestens die Größe der Schaufelteilung t aufweist (e/t größer gleich 1).The Fig. 6c shows examples according to the invention for an interrupted and an interrupted and offset course of the groove, wherein the edges of the interruption are aligned substantially in the meridional direction m. According to the invention, the illustrated configurations fulfill the condition that the circumferential extent e of a single groove is significantly greater than the width w of the slot opening (possibly varying in the circumferential direction), and in this way a circumferentially slender formation of the groove is provided. Especially It is favorable if the groove length e has at least the size of the blade pitch t (e / t greater or equal to 1).

Auch Nuten mit veränderlichem (schrägem, gekrümmtem oder schwingendem) Verlauf der Linien LF, LC und/oder LD sind erfindungsgemäß. Zwei Beispiele hierfür sind in Fig. 6d gezeigt.Also grooves with variable (oblique, curved or oscillating) course of the lines LF, LC and / or LD are according to the invention. Two examples of this are in Fig. 6d shown.

Die Fig. 6e zeigt zwei weitere Beispiele für den entlang des Umfangs in Meridianrichtung variierenden Verlauf einer unterbrochenen Nut.The Fig. 6e Figure 2 shows two further examples of the course along the circumference in the meridian direction of an interrupted groove.

Die Fig. 6f zeigt schließlich erfindungsgemäße Ausführungen der Nut, bei der die zwei Ränder der Nutunterbrechung zum einen unterschiedlich und zum anderen schräg zur Meridionalrichtung ausgerichtet sind.The Fig. 6f Finally shows embodiments of the groove according to the invention, in which the two edges of the groove interruption are on the one hand differently and on the other obliquely aligned to the meridional direction.

Die Fig. 7a zeigt eine erfindungsgemäße Nut mit Unterbrechung in unterschiedlichen Ansichten. Rechts oben im Bild ist die Nut in der Meridianebene dargestellt, in der die Ansicht Z-Z und der Schnitt X-X markiert sind. Die Ansicht Z-Z schneidet die Schaufel in der Nähe des Spaltes und bietet einen Blick auf die Oberfläche der Hauptströmungspfadberandung und die Nutöffnung. Nicht sichtbare Kanten sind gepunktet eingezeichnet. Die hier dargestellte erfindungsgemäße Lösung mit Nutunterbrechung umfasst eine Neigung der unterbrechenden Wandung in Umfangsrichtung auf. Dies ist besonders im Schnitt X-X (siehe Fig. 7a, unten rechts) zu erkennen. Der Schnitt X-X zeigt den Fall einer in dieser Ansicht konkav gekrümmten Hauptströmungspfadberandung (Gehäuse), die vorliegende relative Bewegungsrichtung des Schaufelendes ist mit einem Pfeil gekennzeichnet. Selbstverständlich sind die gezeigten Merkmale der Nutunterbrechung ebenso für den hier nicht dargestellten Fall einer konvex gekrümmten Hauptströmungspfadberandung (Nabe) erfindungsgemäß. Die Unterbrechungswand kann in vorteilhafter Ausführung, wie hier dargestellt, derart in Umfangsrichtung geneigt sein, dass ausgehend vom Hauptströmungspfad ein schräges Zulaufen auf den Boden der Nut in Richtung der Relativbewegung des Schaufelendes gegeben ist. Eine in Laufrichtung der Schaufel verlaufende Strömung kann auf diese Weise ungestörter in die Nut eintreten. Erfindungsgemäß besonders vorteilhaft sind Neigungswinkel am Hauptströmungspfad von δ1 größer 45°.The Fig. 7a shows a groove according to the invention with interruption in different views. At the top right of the picture is the groove in the meridian plane, in which the view ZZ and the section XX are marked. View ZZ intersects the blade near the gap and provides a view of the surface of the main flow path boundary and the slot opening. Invisible edges are dotted. The inventive solution with groove interruption shown here comprises an inclination of the interrupting wall in the circumferential direction. This is especially in section XX (see Fig. 7a , bottom right). Section XX shows the case of a main flow path boundary (housing) concavely curved in this view; the present relative direction of movement of the blade end is indicated by an arrow. Of course, the illustrated features of Nutausbrechung also for the case of a convex curved Hauptströmungspfadberandung (hub), not shown here according to the invention. The interruption wall can be inclined in an advantageous embodiment, as shown here, in the circumferential direction such that, starting from the main flow path, an oblique running towards the bottom of the groove in the direction of the relative movement of the blade end is provided. A running in the direction of the blade flow can enter the groove in this way undisturbed. Particularly advantageous according to the invention are inclination angles at the main flow path of δ1 greater than 45 °.

Die Fig. 7b zeigt in äquivalenter Darstellung zu Fig. 7a eine weitere vorteilhafte Gestaltung der Nutunterbrechung. Die beiden Seiten der Nutunterbrechung besitzen eine besonders konturierte Form, die zur Folge hat, dass die Nutunterbrechung im Schnitt X-X deutlich von einer einfachen stegartigen Form abweicht, derart, dass die in (relative) Laufrichtung des Schaufelendes weisende Seite der Unterbrechung sich flach und gegebenenfalls geschwungen bei Einhaltung von Werten δ1>45° dem Boden der Nut annähert, und die gegen die (relative) Laufrichtung des Schaufelendes weisende Seite der Unterbrechung sich vom Hauptströmungspfad aus zunächst steil und dann ausrundend dem Boden der Nut annähert. Dabei sind Werte des Neigungswinkels am Hauptströmungspfad von δ2 zwischen 25° und -25° besonders günstig.The Fig. 7b shows in an equivalent representation Fig. 7a a further advantageous design of Nutausbrechung. The two sides of the groove interruption have a particularly contoured shape, which has the consequence that the groove interruption in the section XX differs significantly from a simple web-like shape, such that in the (relative) direction of the blade end facing side of the interruption is flat and possibly curved by observing values δ1> 45 °, the bottom of the groove approximates, and the side of the interruption facing the (relative) running direction of the blade end approximates first steep and then rounding out from the main flow path to the bottom of the groove. Here, values of the inclination angle at the main flow path of δ2 between 25 ° and -25 ° are particularly favorable.

Die Fig. 8a zeigt neun Beispiele erfindungsgemäß möglicher Konfigurationen von Nuten mit internem Umlenkmittel, dargestellt in der Meridianansicht. Das interne Umlenkmittel stellt erfindungsgemäß zunächst ein Hindernis innerhalb der Nut dar, das einen in Umfangsrichtung ungestörten und kontinuierlichen Strömungsverlauf in einem Teil des Nutquerschnitts unterbricht und durch seine Formgebung eine Um- oder Ablenkung der Strömung bewirkt. Die freie Kante des internen Umlenkmittels ist erfindungsgemäß entweder vollständig innerhalb der Nut angeordnet (d.h., sie tritt nicht über eine geradlinige Verbindung der Start- und Endpunkte der Nutöffnung C und D in Richtung der Hauptströmung hinaus) oder sie tangiert die geradlinige Verbindung zwischen den Punkten C und D in einem Teil ihres Verlaufes.The Fig. 8a shows nine examples according to the invention possible configurations of grooves with internal deflection, shown in the meridian view. According to the invention, the internal deflecting means initially constitutes an obstacle within the groove, which interrupts a flow path which is undisturbed and continuous in the circumferential direction in a part of the groove cross-section and causes the flow to be deflected or deflected by its shaping. The free edge of the internal deflection means according to the invention is either completely within the groove (ie, it does not occur over a linear connection of the start and end points of the slot opening C and D in the direction of the main flow out) or it affects the straight-line connection between the points C. and D in part of their course.

Die Fig. 8b zeigt eine detailliertere Darstellung einer erfindungsgemäßen Nut mit internem Umlenkmittel in drei Ansichten. Rechts oben findet sich die Meridianansicht, die die Nut im Querschnitt zeigt. Innerhalb der Nut ist zwischen Nutboden und etwa halber Nuttiefe ein Umlenkmittel vorgesehen, dessen freie Kante hier parallel zur Hilfslinie durch den Punkt D verläuft. Die Ansicht Z-Z oben links in Fig. 8b zeigt den Verlauf der Nut entlang eines Teils des Umfangs sowie das Umlenkmittel innerhalb der Nut, von dem die hintere Hälfte sichtbar, die vordere Hälfte verdeckt ist (gepunktete Linien). Wie der Schnitt X-X zeigt, besteht das Umlenkmittel hier aus einem einfachen, in Umfangsrichtung geneigten Steg. Selbstverständlich sind auch noch einfachere Stege ohne Neigung erfindungsgemäß.The Fig. 8b shows a more detailed representation of a groove according to the invention with internal deflection in three views. Top right is the meridian view showing the groove in cross section. Within the groove, a deflection means is provided between groove bottom and approximately half the groove depth, the free edge of which runs parallel to the auxiliary line through the point D. The view ZZ top left in Fig. 8b shows the course of the groove along part of the circumference and the deflection within the groove, of which the rear half visible, the front half is covered (dotted lines). As the section XX shows, the deflection means here consists of a simple, circumferentially inclined web. Of course, even simpler webs without inclination according to the invention.

Die Fig. 8c zeigt eine erfindungsgemäße Nut mit internem Umlenkmittel, das vom Nutöffnungsstartpunkt C beginnend schräg und mit gekrümmtem Verlauf der freien Kante im stromauf gelegenen Teil der Nut vorgesehen ist. Wie Ansicht Z-Z und der Schnitt X-X verdeutlichen, handelt es sich auch hier um einen geneigten Steg. Wie in Fig. 8b wird auch hier beispielhaft eine vollständig runde Nutform ohne Versatz zwischen den Punkten C und D (k=0) betrachtet.The Fig. 8c shows a groove according to the invention with internal deflection means, which is provided starting from the Nutöffnungsstartpunkt C obliquely and with a curved course of the free edge in the upstream part of the groove. As Ansicht ZZ and section XX illustrate, this is also an inclined bridge. As in Fig. 8b Here too, a completely round groove shape without offset between the points C and D (k = 0) is considered as an example.

Die Fig. 8d zeigt eine erfindungsgemäße Nut mit internem Umlenkmittel, das in der Meridianansicht dem in Fig. 8c dargestellten gleicht. Allerdings ist hier nun, wie die Ansicht Z-Z und der Schnitt X-X zeigen, eine Konturierung des Umlenkmittels vorgesehen.The Fig. 8d shows a groove according to the invention with internal deflection, which in the meridian view of the in Fig. 8c pictured resembles. However, here, as the view ZZ and the section XX show, a contouring of the deflection means is provided.

Die Fig. 8e zeigt schließlich eine erfindungsgemäße Nut mit internem Umlenkmittel, das in der Meridianansicht dem in Fig. 8c dargestellten ähnelt. Allerdings ist hier beispielhaft eine Nutkonfiguration mit Versatz (k<0) dargestellt. Wie die Ansicht Z-Z und der Schnitt X-X zeigen, ist hier zur besseren Strömungsführung/-umlenkung eine Profilierung und Krümmung des Umlenkmittels vorgesehen.The Fig. 8e finally shows a groove according to the invention with internal deflection, which in the meridian view of the in Fig. 8c is similar. However, a slot configuration with offset (k <0) is shown here by way of example. As the view ZZ and the section XX show, a profiling and curvature of the deflection is provided here for better flow management / deflection.

Die Erfindung kann auch wie folgt beschrieben werden:The invention can also be described as follows:

Strömungsarbeitsmaschine mit einem von einer Nabe und einem Gehäuse berandeten Hauptströmungspfad, in welchem mindestens eine Reihe von Schaufeln angeordnet ist, wobei an mindestens einer Schaufelreihe zwischen einem Schaufelende und einer Hauptströmungspfadberandung ein Spalt vorgesehen ist,
wobei das Schaufelende und die Hauptströmungspfadberandung eine rotierende Relativbewegung zueinander ausführen und im Bereich des Spaltes in der Hauptströmungspfadberandung mindestens eine im wesentlichen in Umfangsrichtung der Maschine verlaufende Nut mit strömungsgünstigem Querschnitt entlang mindestens eines Teils des Umfangs vorgesehen ist, wobei die Ausdehnung der Nut in Umfangsrichtung groß gegenüber der Ausdehnung der Nut in Meridionalströmungsrichtung ist, und wobei die Querschnittsfläche der Nut in der Meridianansicht der Strömungsarbeitsmaschine betrachtet wesentlich von einer Parallelogrammform abweicht und aufgrund ihrer Konturgebung stromaufwärts geneigt ist, wobei der Schwerpunkt des Nutquerschnittsfläche stromauf des Mittelpunktes der Nutöffnung am Hauptströmungspfad vorgesehen ist,
wobei die Position der mindestens einen Nut, beschrieben durch den Abstand VN zwischen dem Schaufelvorderkanteneckpunkt A und dem Nutöffnungsstartpunkt C, durch die Bedingung -0,25 < VN / Lm < 0,95 gegeben ist, wobei Lm die meridionale Sehnenlänge am Schaufelende am Spalt ist,
wobei die Position der mindestens einen Nut relativ zur Schaufelvorderkante wie folgt festgelegt ist: -0,15 < VN / Lm < 0,35,
wobei die Position der mindestens einen Nut relativ zur Schaufelvorderkante wie folgt festgelegt ist: -0,15 < VN / Lm < 0,15,
wobei die mindestens eine Nut eine stark stromauf geneigte Gestalt besitzt, deren Kenngrößen in der durch die Axialrichtung x und die Radialrichtung r aufgespannten Meridianebene durch ein Netz von sechs Hilfslinien definiert sind, wobei

  1. a.) alle Hilfslinien parallel oder senkrecht zur Referenzrichtung A-B entlang des Schaufelendes verlaufen,
  2. b.) eine Linie L1 parallel zu A-B durch den Nutöffnungsendpunkt D verläuft,
  3. c.) eine Linie L2 parallel zu L1 durch den Nutöffnungsstartpunkt C verläuft,
  4. d.) eine Linie L3 parallel zu L1 tangential entlang der Nutkontur verläuft, sodass sie mindestens einen Punkt G an einem Ort bei maximaler Nuteindringtiefe h mit L3 gemeinsam hat,
  5. e.) eine Linie L4 senkrecht zu L1 tangential entlang der Nutkontur verläuft, sodass sie mindestens einen Punkt F an einem Ort bei maximalem Nut-Stromauf-Überhang m mit L4 gemeinsam hat,
  6. f.) eine Linie L5 senkrecht zu L1 tangential entlang der Nutkontur verläuft, sodass sie erfindungsgemäß mindestens einen Punkt E an einem Ort bei maximalem Nut-Stromab-Überhang n mit L5 gemeinsam hat,
  7. g.) eine Linie L6 senkrecht zu L1 durch den Nutöffnungsstartpunkt C verläuft und die Querschnittsfläche der Nut in die stromauf von L6 befindlichen Fläche AF und die stromab von L6 befindlichen Fläche AR aufteilt,
  8. h.) der Schwerpunkt S der Nutquerschnittsgesamtfläche und der Nutöffnungsmittelpunkt M einen Abstand d aufweisen,
  9. i.) zwischen den Randpunkten C und D der Nutöffnung eine Nutöffnungsweite w gegeben ist,
  10. j.) zwischen den Hilfslinien L1 und L2 ein Versatz k vorgesehen ist,
  11. k.) die Schaufel an ihrem Ende eine meridionale Sehnenlänge Lm besitzt, und wobei Kenngrößen der Nut in folgender Weise festgelegt sind:
    • w / Lm < 0,2 und h / w < 10 und d / w > 0,05 und m / w > 0,1, und
    • AF / AR > 0,1 und Betrag von (k / w) < 2,
    wobei im Bereich der Fläche AR im Abschnitt zwischen dem Nutöffnungsendpunkt D und dem Punkt G bei maximaler Nuteindringtiefe der Neigungswinkel der Nutkontur γR ausschließlich Werte zwischen 0° und 90° annimmt,
    wobei im Bereich der Fläche AR in mindestens einem Teil des Abschnitts zwischen dem Nutöffnungsendpunkt D und dem Punkt G bei maximaler Nuteindringtiefe die Nutkontur linear oder konkav (bezogen auf das Innere der Nut) beschaffen ist,
    wobei der Neigungswinkel der Nutkontur γR am Nutöffnungsendpunkt D Werte zwischen 15° und 55° annimmt,
    wobei im Bereich der Fläche AF im Abschnitt zwischen dem Nutöffnungsstartpunkt C und dem Punkt F bei maximaler Stromaufausdehnung der Neigungswinkel der Nutkontur γF ausschließlich Werte zwischen 0° und 90° annimmt,
    wobei im Bereich der Fläche AF in mindestens einem Teil des Abschnitts zwischen dem Nutöffnungsstartpunkt C und dem Punkt F bei maximaler Stromaufausdehnung die Nutkontur linear oder konkav (bezogen auf das Innere der Nut) beschaffen ist,
    wobei der Neigungswinkel der Nutkontur γF am Nutöffnungsstartpunkt C Werte zwischen 15° und 55° annimmt,
    wobei gemeinsam mit der mindestens einen Nut ein Schaufelanstreifbelag als Hauptströmungspfadberandung im Bereich des Laufspaltes vorgesehen ist, wobei der Anstreifbelag nur innerhalb eines Abschnitts der meridionalen Erstreckung des Schaufellaufpfades beziehungsweise Laufspaltes vorgesehen ist, und der Anstreifbelag nach stromauf und / oder stromab von einer Nut derart begrenzt wird, dass mindestens einer der Schaufelkantenpunkte A und B in einem nicht mit Anstreifbelag überdeckten Abschnitt liegen,
    wobei der Anstreifbelag an seinem Übergang zu mindestens einer Nut eine vollständig vom Material des die Hauptströmungspfadberandung bildenden Bauteils eingefassten Rand aufweist, und an mindestens einer Stelle, an der das Schaufelende direkt dem Material des den Anstreifbelag umrandenden Bauteils gegenüber steht, eine Ausnehmung am Schaufelende vorgesehen ist, die lokal ein Anstreifen des Schaufelendes vermeidet,
    wobei die Signaturlinien mindestens einer Nut, d. h. die Frontlinie LF, die Nutöffnungsstartlinie LC und die Nutöffnungsendlinie LD, exakt in Umfangsrichtung entlang der Hauptströmungspfadberandung verlaufen,
    wobei mindestens eine Signaturlinie mindestens einer Nut (Frontlinie LF, Nutöffnungsstartlinie LC, Nutöffnungsendlinie LD) einen entlang des Umfangs in meridionaler Richtung variierenden Verlauf aufweist,
    wobei der entlang des Umfangs in meridionaler Richtung variierende Verlauf der mindestens einen Signaturlinie mindestens einer Nut eine Periodizität aufweist,
    wobei die im Meridianschnitt betrachtete Querschnittsform mindestens einer Nut entlang des Umfangs variiert,
    wobei der Verlauf mindestens einer Nut entlang des Umfangs mindestens einmal vollständig unterbrochen ist,
    wobei benachbarte Enden mindestens einer Nut im Bereich der Unterbrechung in meridionaler Richtung versetzt angeordnet sind,
    wobei die Tiefe h mindestens einer Nut in Richtung der Relativbewegung des betreffenden Schaufelendes kontinuierlich wenigstens über einen Abschnitt ihres Verlaufes zunimmt,
    wobei innerhalb mindestens einer Nut mindestens ein Umlenkmittel vorgesehen ist, das für eine nutinterne Strömung ein örtliches Hindernis darstellt und so beschaffen ist, dass eine Richtungsänderung der Strömung erreicht wird, wobei das mindestens eine Umlenkmittel von der Hauptströmungspfadberandung zurückgesetzt angeordnet ist, derart, dass eine freie Kante des Umlenkmittels höchstens die geradlinige Verbindung der Nutöffnungspunkte C und D in einem Teil ihres Verlaufes tangierend erreicht,
    wobei ein nutinternes Umlenkmittel vorgesehen ist, das im Bereich seiner freien Kante zur besseren Strömungsführung eine Wölbung und/oder Profilierung aufweist.
A fluid flow machine having a main flow path bounded by a hub and a housing, in which at least one row of blades is arranged, wherein a gap is provided on at least one row of blades between a blade end and a main flow path boundary,
wherein the blade end and the Hauptströmungspfadberandung perform a rotating relative movement to each other and in the region of the gap in the Hauptströmungspfadberandung at least one substantially extending in the circumferential direction of the machine groove having flow-favorable cross-section along at least a portion of the circumference, wherein the extension of the groove in the circumferential direction is large compared is the extension of the groove in the meridional flow direction, and wherein the cross-sectional area of the groove as viewed in the meridian view of the fluid flow machine is substantially deviated from a parallelogram shape and inclined upstream due to its contouring wherein the center of gravity of the groove cross-sectional area is provided upstream of the center of the groove opening at the main flow path,
wherein the position of the at least one groove described by the distance VN between the blade leading edge corner A and the slot opening start point C is given by the condition -0.25 <VN / Lm <0.95, where Lm is the meridional chord length at the blade end at the nip .
wherein the position of the at least one groove relative to the blade leading edge is set as follows: -0.15 <VN / Lm <0.35,
wherein the position of the at least one groove relative to the blade leading edge is set as follows: -0.15 <VN / Lm <0.15,
wherein the at least one groove has a strongly upwardly inclined shape whose characteristics are defined in the plane defined by the axial direction x and the radial direction r meridian plane by a network of six auxiliary lines, wherein
  1. a.) all auxiliary lines run parallel or perpendicular to the reference direction AB along the blade end,
  2. b.) a line L1 runs parallel to AB through the slot opening end point D,
  3. c.) a line L2 runs parallel to L1 through the slot opening start point C,
  4. d.) a line L3 parallel to L1 runs tangentially along the groove contour so that it has at least one point G at a location at maximum groove penetration depth h with L3 in common,
  5. e.) a line L4 perpendicular to L1 runs tangentially along the groove contour, so that it has at least one point F at a location with maximum groove-upstream overhang m in common with L4,
  6. f.) A line L5 perpendicular to L1 runs tangentially along the groove contour, so that according to the invention it has at least one point E at a location with maximum groove downstream overhang n in common with L5.
  7. g.) a line L6 perpendicular to L1 passes through the groove opening start point C and divides the cross-sectional area of the groove into the surface AF located upstream of L6 and the surface AR located downstream of L6,
  8. h.) have the center of gravity S of the groove cross-sectional total area and the Nutöffnungsmittelpunkt M a distance d,
  9. i.) between the edge points C and D of the slot opening a slot opening width w is given,
  10. j.) an offset k is provided between the auxiliary lines L1 and L2,
  11. k.) the blade has at its end a meridional chord length Lm, and wherein characteristics of the groove are defined in the following manner:
    • w / Lm <0.2 and h / w <10 and d / w> 0.05 and m / w> 0.1, and
    • AF / AR> 0.1 and amount of (k / w) <2,
    wherein in the region of the surface AR in the section between the groove opening end point D and the point G at maximum groove penetration depth, the angle of inclination of the groove contour γ R assumes exclusively values between 0 ° and 90 °,
    wherein in the region of the surface AR in at least part of the section between the groove opening end point D and the point G at maximum groove penetration depth, the groove contour is linear or concave (relative to the interior of the groove);
    wherein the inclination angle of the groove contour γ R at the groove opening end point D assumes values between 15 ° and 55 °,
    wherein in the region of the surface AF in the section between the slot opening start point C and the point F at maximum current extension, the angle of inclination of the groove contour γ F assumes exclusively values between 0 ° and 90 °,
    wherein in the region of the surface AF in at least part of the section between the slot opening start point C and the point F at maximum current extension, the groove contour is linear or concave (with respect to the interior of the groove);
    wherein the inclination angle of the groove contour γ F at the slot opening start point C assumes values between 15 ° and 55 °,
    wherein together with the at least one groove a Schaufelanstreifbelag is provided as Hauptströmungspfadberandung in the region of the running gap, wherein the abradable coating is provided only within a portion of the meridionalen extent of the blade clearance or running gap, and the Anstreifbelag after upstream and / or downstream of a groove is limited in that at least one of the blade edge points A and B lie in a section which is not covered by a squish coating,
    wherein the abradable coating at its transition to at least one groove has an edge completely surrounded by the material of the component forming the main flow path boundary, and a recess at the blade end is provided at at least one point where the blade end directly faces the material of the component surrounding the abradable coating that avoids local scratching of the blade end,
    wherein the signature lines of at least one groove, that is, the front line LF, the groove opening start line LC, and the groove opening end line LD, run exactly circumferentially along the main flow path boundary,
    wherein at least one signature line of at least one groove (front line LF, groove opening start line LC, groove opening end line LD) has a course varying along the circumference in the meridional direction,
    wherein the course of the at least one signature line of at least one groove varying along the circumference in the meridional direction has a periodicity,
    wherein the cross-sectional shape of at least one groove along the circumference considered in the meridian section varies,
    wherein the course of at least one groove along the circumference is completely interrupted at least once,
    wherein adjacent ends of at least one groove are offset in the region of the interruption in the meridional direction,
    wherein the depth h of at least one groove continuously increases in the direction of the relative movement of the relevant blade end over at least a portion of its course,
    wherein at least one deflection means is provided within at least one groove, which is a local obstacle for an internal groove flow and is such that a change in direction of the flow is achieved, wherein the at least one deflection means is set back from the main flow path boundary, such that a free Edge of the deflection means reaches at most the straight-line connection of the groove opening points C and D tangent in a part of their course,
    wherein a nutinternes deflection means is provided, which has a curvature and / or profiling in the region of its free edge for better flow guidance.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Gehäusecasing
22
Ringkanal / HauptströmungspfadRing channel / main flow path
33
Rotortrommel (Nabe)Rotor drum (hub)
44
Maschinenachsemachine axis
55
Schaufel / SchaufelreiheBlade / blade row
66
Naben- oder GehäusebaugruppeHub or housing assembly
77
Ringnut / Nut (stromauf orientiert)Ring groove / groove (oriented upstream)
88th
Schaufelreihe mit freiem Ende und LaufspaltBlade row with free end and running gap
99
stromaufliegende Schaufelreihe (Optional)upstream blade row (optional)
1010
Schlitz / NutSlot / groove
1111
Spalt / LaufspaltGap / running gap
1212
Nutöffnungslot opening
1313
Umfangsnutcircumferential groove

Claims (9)

Strömungsarbeitsmaschine mit einem von einer Nabe (3) und einem Gehäuse (1) berandeten Hauptströmungspfad (2), in welchem mindestens eine Reihe von Schaufeln (5) angeordnet ist, wobei an mindestens einer Schaufelreihe (5) zwischen einem Schaufelende und einer Hauptströmungspfadberandung ein Spalt (11) vorgesehen ist, wobei das Schaufelende und die Hauptströmungspfadberandung eine rotierende Relativbewegung zueinander ausführen und im Bereich des Spaltes (11) in der Hauptströmungspfadberandung mindestens eine im wesentlichen in Umfangsrichtung der Maschine verlaufende Nut (7) entlang mindestens eines Teils des Umfangs vorgesehen ist, wobei die Ausdehnung der Nut (7) in Umfangsrichtung groß gegenüber der Ausdehnung der Nut (7) in Meridionalströmungsrichtung ist, und wobei die Querschnittsfläche der Nut (7) in der Meridianansicht der Strömungsarbeitsmaschine betrachtet wesentlich von einer Parallelogrammform abweicht und aufgrund seiner Konturgebung stromaufwärts geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt der Nutquerschnittsfläche stromauf des Mittelpunktes der Nutöffnung (12) am Hauptströmungspfad vorgesehen ist.Turbomachine having a main flow path (2) bordered by a hub (3) and a housing (1), in which at least one row of blades (5) is arranged, wherein at least one blade row (5) has a gap between a blade end and a main flow path boundary (11) is provided, wherein the blade end and the Hauptströmungspfadberandung perform a rotating relative movement to each other and in the region of the gap (11) in the Hauptströmungspfadberandung at least one substantially extending in the circumferential direction of the machine groove (7) along at least a portion of the circumference is provided wherein the extent of the groove (7) in the circumferential direction is large compared to the extent of the groove (7) in the meridional flow direction, and wherein the cross-sectional area of the groove (7) in the meridian view of the fluid flow machine is substantially deviated from a parallelogram shape and is inclined upstream due to its contouring . characterized in that the center of gravity of the groove cross-sectional area is provided upstream of the center of the groove opening (12) on the main flow path. Strömungsarbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der mindestens einen Nut (7), beschrieben durch den Abstand VN zwischen dem Schaufelvorderkanteneckpunkt A und dem Nutöffnungsstartpunkt C, durch die Bedingung -0,25 < VN / Lm < 0,95 gegeben ist, wobei Lm die meridionale Sehnenlänge am Schaufelende am Spalt (11) ist, und/oder dass die Position der mindestens einen Nut (7) relativ zur Schaufelvorderkante wie folgt festgelegt ist: -0,15 < VN / Lm < 0,35, und/oder, dass die Position der mindestens einen Nut (7) relativ zur Schaufelvorderkante wie folgt festgelegt ist: -0,15 < VN / Lm < 0,15.A turbomachine according to claim 1, characterized in that the position of the at least one groove (7) described by the distance VN between the blade leading edge corner A and the slot opening start point C is given by the condition -0.25 <VN / Lm <0.95 where Lm is the meridional chord length at the blade end at the nip (11), and / or that the position of the at least one groove (7) relative to the blade leading edge is set as follows: -0.15 <VN / Lm <0.35, and or that the position of the at least one groove (7) relative to the blade leading edge is set as follows: -0.15 <VN / Lm <0.15. Strömungsarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut (7) eine stark stromauf geneigte Form aufweist, deren Kenngrößen in der durch die Axialrichtung x und die Radialrichtung r aufgespannten Meridianebene durch ein Netz von sechs Hilfslinien definiert sind, wobei a.) alle Hilfslinien parallel oder senkrecht zur Referenzrichtung A-B entlang des Schaufelendes verlaufen, b.) eine Linie L1 parallel zu A-B durch den Nutöffnungsendpunkt D verläuft, c.) eine Linie L2 parallel zu L1 durch den Nutöffnungsstartpunkt C verläuft, d.) eine Linie L3 parallel zu L1 tangential entlang der Nutkontur verläuft, sodass sie mindestens einen Punkt G an einem Ort bei maximaler Nuteindringtiefe h mit L3 gemeinsam hat, e.) eine Linie L4 senkrecht zu L1 tangential entlang der Nutkontur verläuft, sodass sie mindestens einen Punkt F an einem Ort bei maximalem Nut-Stromauf-Überhang m mit L4 gemeinsam hat, f.) eine Linie L5 senkrecht zu L1 tangential entlang der Nutkontur verläuft, sodass sie erfindungsgemäß mindestens einen Punkt E an einem Ort bei maximalem Nut-Stromab-Überhang n mit L5 gemeinsam hat, g.) eine Linie L6 senkrecht zu L1 durch den Nutöffnungsstartpunkt C verläuft und die Querschnittsfläche der Nut in die stromauf von L6 befindlichen Fläche AF und die stromab von L6 befindlichen Fläche AR aufteilt, h.) der Schwerpunkt S der Nutquerschnittsgesamtfläche und der Nutöffnungsmittelpunkt M einen Abstand d aufweisen, i.) zwischen den Randpunkten C und D der Nutöffnung eine Nutöffnungsweite w gegeben ist, j.) zwischen den Hilfslinien L1 und L2 ein Versatz k vorgesehen ist, k.) die Schaufel an ihrem Ende eine meridionale Sehnenlänge Lm besitzt und wobei Kenngrößen der Nut in folgender Weise festgelegt sind: w / Lm < 0,2 und h / w < 10 und d / w > 0,05 und m / w > 0,1 und AF / AR > 0,1 und Betrag von (k / w) < 2. Turbomachine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the at least one groove (7) has a strongly upwardly inclined Form whose characteristics are defined in the plane defined by the axial direction x and the radial direction r meridian plane by a network of six auxiliary lines, wherein a.) all auxiliary lines run parallel or perpendicular to the reference direction AB along the blade end, b.) a line L1 runs parallel to AB through the slot opening end point D, c.) a line L2 runs parallel to L1 through the slot opening start point C, d.) a line L3 parallel to L1 runs tangentially along the groove contour so that it has at least one point G at a location at maximum groove penetration depth h with L3 in common, e.) a line L4 perpendicular to L1 runs tangentially along the groove contour, so that it has at least one point F at a location with maximum groove-upstream overhang m in common with L4, f.) A line L5 perpendicular to L1 runs tangentially along the groove contour, so that according to the invention it has at least one point E at a location with maximum groove downstream overhang n in common with L5. g.) a line L6 perpendicular to L1 passes through the groove opening start point C and divides the cross-sectional area of the groove into the surface AF located upstream of L6 and the surface AR located downstream of L6, h.) have the center of gravity S of the groove cross-sectional total area and the Nutöffnungsmittelpunkt M a distance d, i.) between the edge points C and D of the slot opening a slot opening width w is given, j.) an offset k is provided between the auxiliary lines L1 and L2, k.) the blade has at its end a meridional chord length Lm and wherein characteristics of the groove are defined in the following manner: w / Lm <0.2 and h / w <10 and d / w> 0.05 and m / w> 0.1 and AF / AR> 0.1 and amount of (k / w) <2. Strömungsarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Fläche AR im Abschnitt zwischen dem Nutöffnungsendpunkt D und dem Punkt G bei maximaler Nuteindringtiefe der Neigungswinkel der Nutkontur γR ausschließlich Werte zwischen 0° und 90° annimmt, und vorzugsweise im Bereich der Fläche AR in mindestens einem Teil des Abschnitts zwischen dem Nutöffnungsendpunkt D und dem Punkt G bei maximaler Nuteindringtiefe die Nutkontur linear oder konkav (bezogen auf das Innere der Nut) beschaffen ist, und/oder der Neigungswinkel der Nutkontur γR am Nutöffnungsendpunkt D Werte zwischen 15° und 55° annimmt.Turbomachine according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the area of the surface AR in the section between the Nutöffnungsendpunkt D and the point G at maximum Nuteindringtiefe the inclination angle of the groove contour γ R only values between 0 ° and 90 ° and preferably in the region of the surface AR in at least part of the portion between the groove opening end point D and the point G at maximum groove penetration depth, the groove contour is linear or concave (relative to the interior of the groove), and / or the inclination angle of the groove contour γ R at the slot opening end D assumes values between 15 ° and 55 °. Strömungsarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Fläche AF im Abschnitt zwischen dem Nutöffnungsstartpunkt C und dem Punkt F bei maximaler Stromaufausdehnung der Neigungswinkel der Nutkontur γF ausschließlich Werte zwischen 0° und 90° annimmt, und vorzugsweise im Bereich der Fläche AF in mindestens einem Teil des Abschnitts zwischen dem Nutöffnungsstartpunkt C und dem Punkt F bei maximaler Stromaufausdehnung die Nutkontur linear oder konkav (bezogen auf das Innere der Nut) beschaffen ist, und/oder der Neigungswinkel der Nutkontur γF am Nutöffnungsstartpunkt C Werte zwischen 15° und 55° annimmt.Turbomachine according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the region of the surface AF in the section between the Nutöffnungsstartpunkt C and the point F at maximum Stromaufausdehnung the inclination angle of the groove contour γ F only assumes values between 0 ° and 90 °, and preferably in Area of the area AF in at least a portion of the portion between the Nutöffnungsstartpunkt C and the point F at maximum Stromausausdehnung the groove contour is linear or concave (relative to the interior of the groove) is designed, and / or the inclination angle of the groove contour γ F at Nutöffnungsstartpunkt C values between 15 ° and 55 °. Strömungsarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass gemeinsam mit der mindestens einen Nut (7) ein Schaufelanstreifbelag als Hauptströmungspfadberandung im Bereich des Laufspaltes (11) vorgesehen ist, wobei der Anstreifbelag nur innerhalb eines Abschnitts der meridionalen Erstreckung des Schaufellaufpfades beziehungsweise Laufspaltes (11) vorgesehen ist, und der Anstreifbelag nach stromauf und / oder stromab von einer Nut (7) derart begrenzt wird, dass mindestens einer der Schaufelkantenpunkte A und B in einem nicht mit Anstreifbelag überdeckten Abschnitt liegen, und vorzugsweise der Anstreifbelag an seinem Übergang zu mindestens einer Nut (7) eine vollständig vom Material des die Hauptströmungspfadberandung bildenden Bauteils eingefassten Rand aufweist, und an mindestens einer Stelle, an der das Schaufelende direkt dem Material des den Anstreifbelag umrandenden Bauteils gegenüber steht, eine Ausnehmung am Schaufelende vorgesehen ist, die lokal ein Anstreifen des Schaufelendes vermeidet.Turbomachine according to one of claims 1 to 5, characterized in that together with the at least one groove (7) a Schaufelanstreifbelag is provided as Hauptströmungspfadberandung in the region of the running gap (11), wherein the Anstreifbelag only within a portion of the meridionalen extent of the Schaufellaufpfades or running gap (11) is provided, and the scuffing after upstream and / or downstream of a groove (7) is limited such that at least one of the blade edge points A and B are in a non-squish covered portion, and preferably the squeal at its transition to at least one groove (7) has an edge completely surrounded by the material of the component forming the main flow path boundary, and at least one point at which the blade end is directly opposite the material of the component surrounding the abradable coating, a recess is provided at the blade end, the locomotive al avoids scratching the blade end. Strömungsarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaturlinien mindestens einer Nut, d. h. die Frontlinie LF, die Nutöffnungsstartlinie LC und die Nutöffnungsendlinie LD, exakt in Umfangsrichtung entlang der Hauptströmungspfadberandung verlaufen, und/oder mindestens eine Signaturlinie mindestens einer Nut (Frontlinie LF, Nutöffnungsstartlinie LC, Nutöffnungsendlinie LD) einen entlang des Umfangs in meridionaler Richtung variierenden Verlauf aufweist, wobei vorzugsweise der entlang des Umfangs in meridionaler Richtung variierende Verlauf der mindestens einen Signaturlinie mindestens einer Nut (7) eine Periodizität aufweist.Turbomachine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the signature lines of at least one groove, ie the front line LF, the Nutöffnungsstartlinie LC and the Nutöffnungsendlinie LD, exactly in the circumferential direction along the main flow path boundary run, and / or at least one signature line at least one groove (front line LF, Nutöffnungsstartlinie LC, Nutöffnungsendlinie LD) has a circumferentially varying in the meridional direction, preferably the course of the at least one signature line of at least one groove (7) varying along the circumference in the meridional direction has a periodicity. Strömungsarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die im Meridianschnitt betrachtete Querschnittsform mindestens einer Nut (7) entlang des Umfangs variiert und/oder der Verlauf mindestens einer Nut entlang des Umfangs mindestens einmal vollständig unterbrochen ist, wobei vorzugsweise die Tiefe h mindestens einer Nut (7) in Richtung der Relativbewegung des betreffenden Schaufelendes kontinuierlich wenigstens über einen Abschnitt ihres Verlaufes zunimmt, und/oder benachbarte Enden mindestens einer Nut (7) im Bereich der Unterbrechung in meridionaler Richtung versetzt angeordnet sind, wobei vorzugsweise die Tiefe h mindestens einer Nut (7) in Richtung der Relativbewegung des betreffenden Schaufelendes kontinuierlich wenigstens über einen Abschnitt ihres Verlaufes zunimmt.Turbomachine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the considered in meridian section cross-sectional shape of at least one groove (7) varies along the circumference and / or the course of at least one groove along the circumference is at least once completely interrupted, preferably the depth h at least one groove (7) continuously increases in the direction of the relative movement of the relevant blade end over at least a portion of its course, and / or adjacent ends of at least one groove (7) are offset in the meridional direction in the region of the interruption, wherein preferably the depth h is at least a groove (7) continuously increases in the direction of the relative movement of the relevant blade end at least over a portion of its course. Strömungsarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb mindestens einer Nut (7) mindestens ein Umlenkmittel vorgesehen ist, das für eine nutinterne Strömung ein örtliches Hindernis darstellt und so beschaffen ist, dass eine Richtungsänderung der Strömung erreicht wird, wobei das mindestens eine Umlenkmittel von der Hauptströmungspfadberandung zurückgesetzt angeordnet ist, derart, dass eine freie Kante des Umlenkmittels höchstens die geradlinige Verbindung der Nutöffnungspunkte C und D in einem Teil ihres Verlaufes tangierend erreicht, wobei vorzugsweise ein nutinternes Umlenkmittel vorgesehen ist, das im Bereich seiner freien Kante zur besseren Strömungsführung eine Wölbung und/oder Profilierung aufweist.Flow working machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that within at least one groove (7) at least one deflection means is provided, which is a local obstacle for an intra-groove flow and is such that a change in direction of the flow is achieved, wherein the at least one deflection of the Hauptströmungspfadberandung is set back, such that a free edge of the deflection reaches tangentially at most the linear connection of the Nutöffnungspunkte C and D in a part of its course, preferably a Nutinternes deflection is provided, which in the region of its free edge to better flow guidance has a curvature and / or profiling.
EP09007629.0A 2008-07-07 2009-06-09 Flow work machine with groove on a running gap of a blade end Withdrawn EP2143956A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008031982A DE102008031982A1 (en) 2008-07-07 2008-07-07 Turbomachine with groove at a trough of a blade end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2143956A2 true EP2143956A2 (en) 2010-01-13
EP2143956A3 EP2143956A3 (en) 2015-03-18

Family

ID=41037780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP09007629.0A Withdrawn EP2143956A3 (en) 2008-07-07 2009-06-09 Flow work machine with groove on a running gap of a blade end

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8257022B2 (en)
EP (1) EP2143956A3 (en)
DE (1) DE102008031982A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2989742A1 (en) * 2012-04-19 2013-10-25 Snecma UPRIGHT CAVITY COMPRESSOR HOUSING OPTIMIZED
WO2016093811A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 General Electric Company Compressor end-wall treatment having a bent profile
DE102018203304A1 (en) * 2018-03-06 2019-09-12 MTU Aero Engines AG Gas turbine compressor

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9812047B2 (en) * 2010-02-25 2017-11-07 Manufacturing Resources International, Inc. System and method for remotely monitoring the operating life of electronic displays
US9816522B2 (en) * 2010-02-09 2017-11-14 Ihi Corporation Centrifugal compressor having an asymmetric self-recirculating casing treatment
US9234526B2 (en) * 2010-02-09 2016-01-12 Tsinghua University Centrifugal compressor having an asymmetric self-recirculating casing treatment
JP5430685B2 (en) * 2010-02-09 2014-03-05 株式会社Ｉｈｉ Centrifugal compressor with non-axisymmetric self-circulating casing treatment
WO2011099416A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-18 株式会社Ihi Centrifugal compressor using an asymmetric self-recirculating casing treatment
US8550768B2 (en) * 2010-06-08 2013-10-08 Siemens Energy, Inc. Method for improving the stall margin of an axial flow compressor using a casing treatment
JP5895343B2 (en) * 2011-01-24 2016-03-30 株式会社Ihi Centrifugal compressor and method for manufacturing centrifugal compressor
DE102011006273A1 (en) 2011-03-28 2012-10-04 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Rotor of an axial compressor stage of a turbomachine
DE102011006275A1 (en) 2011-03-28 2012-10-04 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Stator of an axial compressor stage of a turbomachine
DE102011007767A1 (en) * 2011-04-20 2012-10-25 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg flow machine
FR2981131B1 (en) * 2011-10-07 2013-11-01 Turbomeca CENTRIFUGAL COMPRESSOR EQUIPPED WITH A WEAR MEASUREMENT MARKER AND WEAR FOLLOWING METHOD USING THE MARKER
US9068507B2 (en) * 2011-11-16 2015-06-30 General Electric Company Compressor having purge circuit and method of purging
JP5853721B2 (en) * 2012-01-23 2016-02-09 株式会社Ihi Centrifugal compressor
CN104395582B (en) 2012-07-26 2017-08-11 博格华纳公司 Compressor cover piece with circumferential groove
WO2014158236A1 (en) * 2013-03-12 2014-10-02 United Technologies Corporation Cantilever stator with vortex initiation feature
US9644639B2 (en) * 2014-01-27 2017-05-09 Pratt & Whitney Canada Corp. Shroud treatment for a centrifugal compressor
EP2927503B1 (en) 2014-04-03 2023-05-17 MTU Aero Engines AG Gas turbine compressor, aircraft engine and design method
EP3177811B1 (en) * 2014-08-08 2021-07-21 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Gas turbine engine compressor
US10465716B2 (en) * 2014-08-08 2019-11-05 Pratt & Whitney Canada Corp. Compressor casing
CN104279181B (en) * 2014-09-26 2017-06-06 清华大学 Centrifugal pump impeller
US20160153465A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-02 General Electric Company Axial compressor endwall treatment for controlling leakage flow therein
US10107307B2 (en) 2015-04-14 2018-10-23 Pratt & Whitney Canada Corp. Gas turbine engine rotor casing treatment
CA2955646A1 (en) 2016-01-19 2017-07-19 Pratt & Whitney Canada Corp. Gas turbine engine rotor blade casing
FR3065482B1 (en) * 2017-04-20 2019-07-05 Safran Aircraft Engines SEAL RING MEMBER FOR TURBINE COMPRISING A CAVITY INCLINED IN ABRADABLE MATERIAL
CN108506249B (en) * 2018-04-02 2020-03-10 华能国际电力股份有限公司 Groove end wall processing method for axial flow compressor
US10876423B2 (en) 2018-12-28 2020-12-29 Honeywell International Inc. Compressor section of gas turbine engine including hybrid shroud with casing treatment and abradable section
US10914318B2 (en) 2019-01-10 2021-02-09 General Electric Company Engine casing treatment for reducing circumferentially variable distortion
US11015465B2 (en) * 2019-03-25 2021-05-25 Honeywell International Inc. Compressor section of gas turbine engine including shroud with serrated casing treatment
US11078805B2 (en) * 2019-04-15 2021-08-03 Raytheon Technologies Corporation Inclination of forward and aft groove walls of casing treatment for gas turbine engine
EP3734081A1 (en) * 2019-04-30 2020-11-04 Borgwarner Inc. Flow modification device for compressor
JP2021124069A (en) * 2020-02-06 2021-08-30 三菱重工業株式会社 Compressor housing, compressor with compressor housing, and turbocharger with compressor
US20230151825A1 (en) * 2021-11-17 2023-05-18 Pratt & Whitney Canada Corp. Compressor shroud with swept grooves
CN114857086A (en) * 2022-04-20 2022-08-05 新奥能源动力科技（上海）有限公司 Axial flow compressor and gas turbine
US11965528B1 (en) 2023-08-16 2024-04-23 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Adjustable air flow plenum with circumferential movable closure for a fan of a gas turbine engine
US11970985B1 (en) 2023-08-16 2024-04-30 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Adjustable air flow plenum with pivoting vanes for a fan of a gas turbine engine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0754864A1 (en) 1995-07-18 1997-01-22 Ebara Corporation Turbomachine
DE10135003C1 (en) 2001-07-18 2002-10-02 Mtu Aero Engines Gmbh Compressor housing structure in axially, through-flowing moving blade ring for use in pumps
DE10330084A1 (en) 2002-08-23 2004-03-04 Mtu Aero Engines Gmbh Recirculation structure for turbocompressors
US20050226717A1 (en) 2004-04-13 2005-10-13 Rolls-Royce Plc Flow control arrangement
US20070160459A1 (en) * 2006-01-12 2007-07-12 Rolls-Royce Plc Blade and rotor arrangement

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE889506C (en) 1940-09-25 1953-09-10 Versuchsanstalt Fuer Luftfahrt Flow machine with boundary layer suction
GB619722A (en) 1946-12-20 1949-03-14 English Electric Co Ltd Improvements in and relating to boundary layer control in fluid conduits
US2933238A (en) 1954-06-24 1960-04-19 Edward A Stalker Axial flow compressors incorporating boundary layer control
GB799675A (en) 1955-10-13 1958-08-13 Bristol Aeroengines Ltd Improvements in or relating to axial flow gas compressors and turbines
US3066912A (en) 1961-03-28 1962-12-04 Gen Electric Turbine erosion protective device
CH437614A (en) 1963-07-02 1967-11-30 Moravec Zdenek Turbo machine with reduced noise generation
GB987625A (en) 1963-10-14 1965-03-31 Rolls Royce Improvements in or relating to axial flow compressors, for example for aircraft gas turbine engines
US3572960A (en) 1969-01-02 1971-03-30 Gen Electric Reduction of sound in gas turbine engines
DE1938132A1 (en) 1969-07-26 1971-01-28 Daimler Benz Ag Guide vanes of axial compressors
FR2166494A5 (en) 1971-12-27 1973-08-17 Onera (Off Nat Aerospatiale)
US3849023A (en) 1973-06-28 1974-11-19 Gen Electric Stator assembly
FR2248732A5 (en) 1973-10-23 1975-05-16 Onera (Off Nat Aerospatiale)
US4155680A (en) 1977-02-14 1979-05-22 General Electric Company Compressor protection means
GB2017228B (en) 1977-07-14 1982-05-06 Pratt & Witney Aircraft Of Can Shroud for a turbine rotor
FR2491549B1 (en) 1980-10-08 1985-07-05 Snecma DEVICE FOR COOLING A GAS TURBINE, BY TAKING AIR FROM THE COMPRESSOR
US4479755A (en) 1982-04-22 1984-10-30 A/S Kongsberg Vapenfabrikk Compressor boundary layer bleeding system
DE3407946A1 (en) * 1984-03-03 1985-09-05 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München DEVICE FOR PREVENTING THE SPREADING OF TITANIUM FIRE IN TURBO MACHINES, ESPECIALLY GAS TURBINE OR. GAS TURBINE JET ENGINES
DE3407945A1 (en) 1984-03-03 1985-09-05 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München METHOD AND MEANS FOR AVOIDING THE DEVELOPMENT OF TITANIUM FIRE
US5059093A (en) 1990-06-07 1991-10-22 United Technologies Corporation Compressor bleed port
US5203162A (en) 1990-09-12 1993-04-20 United Technologies Corporation Compressor bleed manifold for a gas turbine engine
JPH04132899A (en) 1990-09-25 1992-05-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Axial blower
DE69204861T2 (en) 1991-01-30 1996-05-23 United Technologies Corp Fan housing with recirculation channels.
US5327716A (en) 1992-06-10 1994-07-12 General Electric Company System and method for tailoring rotor tip bleed air
RU2034175C1 (en) 1993-03-11 1995-04-30 Центральный институт авиационного моторостроения им.П.И.Баранова Turbo-compressor
US5431533A (en) 1993-10-15 1995-07-11 United Technologies Corporation Active vaned passage casing treatment
US5480284A (en) 1993-12-20 1996-01-02 General Electric Company Self bleeding rotor blade
US5562404A (en) 1994-12-23 1996-10-08 United Technologies Corporation Vaned passage hub treatment for cantilever stator vanes
US5607284A (en) 1994-12-29 1997-03-04 United Technologies Corporation Baffled passage casing treatment for compressor blades
US5474417A (en) 1994-12-29 1995-12-12 United Technologies Corporation Cast casing treatment for compressor blades
US5762034A (en) 1996-01-16 1998-06-09 Board Of Trustees Operating Michigan State University Cooling fan shroud
DE19632207A1 (en) 1996-08-09 1998-02-12 Bmw Rolls Royce Gmbh Process for preventing laminar boundary layer separation on turbomachine blades
US6109868A (en) 1998-12-07 2000-08-29 General Electric Company Reduced-length high flow interstage air extraction
US6231301B1 (en) * 1998-12-10 2001-05-15 United Technologies Corporation Casing treatment for a fluid compressor
US6574965B1 (en) * 1998-12-23 2003-06-10 United Technologies Corporation Rotor tip bleed in gas turbine engines
US6290458B1 (en) 1999-09-20 2001-09-18 Hitachi, Ltd. Turbo machines
US6234747B1 (en) * 1999-11-15 2001-05-22 General Electric Company Rub resistant compressor stage
US6585479B2 (en) 2001-08-14 2003-07-01 United Technologies Corporation Casing treatment for compressors
US6663346B2 (en) 2002-01-17 2003-12-16 United Technologies Corporation Compressor stator inner diameter platform bleed system
US7575412B2 (en) * 2002-02-28 2009-08-18 Mtu Aero Engines Gmbh Anti-stall casing treatment for turbo compressors
DE10233032A1 (en) 2002-07-20 2004-01-29 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Fluid flow machine with integrated fluid circulation system
GB0216952D0 (en) * 2002-07-20 2002-08-28 Rolls Royce Plc Gas turbine engine casing and rotor blade arrangement
WO2004018844A1 (en) 2002-08-23 2004-03-04 Mtu Aero Engines Gmbh Recirculation structure for a turbocompressor
FR2846034B1 (en) 2002-10-22 2006-06-23 Snecma Moteurs CARTER, COMPRESSOR, TURBINE AND COMBUSTION TURBOMOTOR COMPRISING SUCH A CARTER
GB2418956B (en) 2003-11-25 2006-07-05 Rolls Royce Plc A compressor having casing treatment slots
DE10355241A1 (en) 2003-11-26 2005-06-30 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Fluid flow machine with fluid supply
DE10355240A1 (en) 2003-11-26 2005-07-07 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Fluid flow machine with fluid removal
US7097414B2 (en) 2003-12-16 2006-08-29 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Inducer tip vortex suppressor
DE102004030597A1 (en) 2004-06-24 2006-01-26 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Turbomachine with external wheel jet generation at the stator
DE102004043036A1 (en) 2004-09-06 2006-03-09 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Fluid flow machine with fluid removal
DE102004055439A1 (en) * 2004-11-17 2006-05-24 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Fluid flow machine with dynamic flow control
US7861823B2 (en) * 2005-11-04 2011-01-04 United Technologies Corporation Duct for reducing shock related noise
EP1862641A1 (en) 2006-06-02 2007-12-05 Siemens Aktiengesellschaft Annular flow channel for axial flow turbomachine
US20080044273A1 (en) 2006-08-15 2008-02-21 Syed Arif Khalid Turbomachine with reduced leakage penalties in pressure change and efficiency
FR2912789B1 (en) 2007-02-21 2009-10-02 Snecma Sa CARTER WITH CARTER TREATMENT, COMPRESSOR AND TURBOMACHINE COMPRISING SUCH A CARTER.
US20090160135A1 (en) 2007-12-20 2009-06-25 Gabriele Turini Labyrinth seal with reduced leakage flow by grooves and teeth synergistic action

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0754864A1 (en) 1995-07-18 1997-01-22 Ebara Corporation Turbomachine
DE10135003C1 (en) 2001-07-18 2002-10-02 Mtu Aero Engines Gmbh Compressor housing structure in axially, through-flowing moving blade ring for use in pumps
DE10330084A1 (en) 2002-08-23 2004-03-04 Mtu Aero Engines Gmbh Recirculation structure for turbocompressors
US20050226717A1 (en) 2004-04-13 2005-10-13 Rolls-Royce Plc Flow control arrangement
US20070160459A1 (en) * 2006-01-12 2007-07-12 Rolls-Royce Plc Blade and rotor arrangement

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2989742A1 (en) * 2012-04-19 2013-10-25 Snecma UPRIGHT CAVITY COMPRESSOR HOUSING OPTIMIZED
WO2013156726A3 (en) * 2012-04-19 2014-01-09 Snecma Compressor casing comprising cavities having an optimised upstream shape
US9638213B2 (en) 2012-04-19 2017-05-02 Snecma Compressor casing comprising cavities having an optimised upstream shape
WO2016093811A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 General Electric Company Compressor end-wall treatment having a bent profile
US10539154B2 (en) 2014-12-10 2020-01-21 General Electric Company Compressor end-wall treatment having a bent profile
DE102018203304A1 (en) * 2018-03-06 2019-09-12 MTU Aero Engines AG Gas turbine compressor
US11686207B2 (en) 2018-03-06 2023-06-27 MTU Aero Engines AG Gas turbine compressor

Also Published As

Publication number Publication date
US20100014956A1 (en) 2010-01-21
EP2143956A3 (en) 2015-03-18
DE102008031982A1 (en) 2010-01-14
US8257022B2 (en) 2012-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2143956A2 (en) Flow work machine with groove on a running gap of a blade end
EP2025945B1 (en) Flow working machine with ring canal wall fitting
EP1657401B1 (en) Turbomachine comprising blades with an extended profile chord length in its tip region
EP2096316B1 (en) Housing structuring for axial compressor in the hub area
EP2110559B1 (en) Turbo machine with fluid re-injection to influence the boundary layer
EP2761137B1 (en) Blade of a row of rotor blades or stator blades for use in a turbomachine
EP2463480B1 (en) Blade with hybrid airfoil
EP1632662B1 (en) Turbomachine with bleeding
EP2003292B1 (en) Fluid working machine having blade shroud with overhang
EP2151582A2 (en) Flow work machine
DE102007056953B4 (en) Turbomachine with Ringkanalwandausnehmung
EP2180193B1 (en) Fluid-flow machine with edge energising near the suction side
EP2275643B1 (en) Engine blade with excess front edge loading
EP2947270B1 (en) Rotor series group
EP2009239A2 (en) Blade with tangential jet production on the profile
DE102008052401A1 (en) Turbine working machine with running column feeder
EP1998049A2 (en) Flow processing machine blade with multi-profile configuration
EP3078804A1 (en) Shroud assembly of a row of stator or rotor blades and corresponding turbine
EP1335136B1 (en) Gasturbine with a compressor having a flow guiding system along the walls of the flow canal of the compressor
DE102014203601A1 (en) Blade row group
EP3287640A1 (en) Fluid flow machine with high performance
EP2913480B1 (en) Tandem blades of a turbo-machine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA RS

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: F04D 29/68 20060101ALI20150209BHEP

Ipc: F04D 27/02 20060101AFI20150209BHEP

Ipc: F04D 29/52 20060101ALI20150209BHEP

17P Request for examination filed

Effective date: 20150527

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20180226

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20180530