EP3183427A1 - Profiling of guide vanes of stators in turbomachinery, in particular compressors - Google Patents

Profiling of guide vanes of stators in turbomachinery, in particular compressors

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EP3183427A1
EP3183427A1 EP15775196.7A EP15775196A EP3183427A1 EP 3183427 A1 EP3183427 A1 EP 3183427A1 EP 15775196 A EP15775196 A EP 15775196A EP 3183427 A1 EP3183427 A1 EP 3183427A1
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turbomachine
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compressor
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Definitions

  • the invention relates to a distributor for a turbo ⁇ machine, in particular a compressor, as well as a turbo ⁇ machine with such constituatapparat.
  • Compressors or fluid compressing devices are used in various industries for various applications involving compression or compression of (process) fluids, especially (process) gases.
  • Known examples of this are turbo compressors in mobile industrial applications, such as in exhaust gas turbochargers or in
  • Jet engines or even in stationary industrial applications, such as gearbox or gear turbo compressor for Heilzerlegung.
  • a turbocompressor which operates continuously in its mode of operation, the pressure increase (compression) of the fluid is brought about by an angular momentum of the fluid from inlet to outlet through a rotating, radially extending impeller of the turbo-compressor due to the rotation of the blades is increased.
  • a compressor stage to increase pressure and temperature of the fluid, while the relative (flow) decreases Ge ⁇ speed of the fluid in the impeller.
  • a plurality of such compressor stages can be connected in series.
  • turbocompressors As types of turbocompressors, a distinction is made between radial and axial compressors.
  • the fluid to be compressed for example a process gas
  • the fluid to be compressed flows in a direction parallel to the axis (axial direction) through the compressor.
  • the gas flows axially into the impeller of the compressor stage and then outward (radial, radial Rich ⁇ tung) deflected.
  • a flow diversion becomes necessary behind each stage.
  • STC-GO Siemens com- pany turbo compressor
  • turbomachinery with nozzles, such as - usually adjustable - (axial impeller) upstream materialsleitapparaten and / or (axial impeller) downstream Austrittsleitapparaten to provide.
  • Such nozzles usually arranged in a ring, ge ⁇ optionally by means of a (VG) mechanical (angular) comparable adjustable blades with profiled, flow-impeding of the (process) fluid / -th blades on which an optimized flow guide through the turbomachine contribute.
  • VG VG
  • angular angular
  • Such an inlet and outlet guide apparatus is known, for example, from DE 10 2012 216 656 A1. Also the
  • Gear turbo compressor STC-GC has a decisionsleitappa ⁇ advice (before its first stage).
  • - in the case of an adjustable prevailsleit- system - is so adjustable by means of such a ⁇ baumsleitapparates the axial (with respect to the impeller axis) entering the turbo-machine (process) fluid and its flow in terms of velocity and flow direction before an impact on the impeller or adjusted to the first impeller stage in response to a power demand on the turbomachine by the (angular) adjustment of the blades or the blades of the blade ring of the inlet guide.
  • the fluid flow no longer follows a profile contour of the blades or blades, resulting in flow losses, efficiency losses and so on is associated with limitations on the (performance / flexibility) requirements for turbomachinery.
  • the invention has for its object to improve disadvantages of the prior art and to realize in a simple and kos ⁇ ten redesigne way turbomachinery, which are flexibly mobile with high efficiencies.
  • the object is achieved by a distributor for a turbo ⁇ machine, in particular for a compressor, and by a turbomachine with such a distributor with the features according to the respective independent claim.
  • the distributor has at least one blade which can be flowed around by a fluid and has a blade.
  • a curvature of a profile center line (also referred to as a skeleton line) of the airfoil has at least one point of inflection.
  • an airfoil profile surface can be modified such that flow losses in a wide adjustment range of an (adjustable) blade can be reduced in the case of an adjustable distributor without a significant change in a 0 ° position of the airfoil / blade.
  • the performance or performance data of a turbomachine in certain operating points can be improved.
  • the curvature of the profile center line / skeleton line of the blade leaf has exactly one inflection point.
  • airfoil here forms a profile similar to an S-bend-shaped profile (for wings, beispielswei ⁇ se in flying wings, winglets).
  • S-blow comes from the fact that the profiled center line / skeleton line in the rear of the profile "S-shaped” facing up, whereby - here then at the airfoil - the flow - with swirl (which depends on a Expression of the "s-shaped course” or an "s-shaped” facing upwards
  • Profile trailing edge is,) - flows from the airfoil.
  • the curvature of the profile center line of the airfoil is two
  • an expression of the curvature is dependent on an aerodynamic task, in particular of anticipated inflow conditions the airfoil and / or the impeller. Even more pro ⁇ filieren or geometries such as section thickness, tread depth and / or span of the airfoil can be designed depending or from corresponding case- ⁇ accordingly the aerodynamic task.
  • a turning point reserves be understood, / the wel ⁇ surface the distance of the at least one turning point or the point of inflection - - underlay (the inflection point) may in this case - in the following referred to it is of a leading edge of the airfoil - projected on a chord of the blade ⁇ leaf ,
  • a relative inflection point reserve is the inflection point reserve be ⁇ drawn on the length of the chord or on the tread depth.
  • the strength of the curvature and / or the curvature are optimized so that the flow of the airfoil - with assumed Verstellwinkel - with a certain, intended swirl (to the impeller) flows, but the flow around the blade ⁇ blade (at the assumed adjustment angle) without a flow separation.
  • the airfoil is designed such that a profile depth of the airfoil changes over its span (extension of the airfoil from a blade airfoil to a free airfoil end).
  • the blade changes its Pro ⁇ tread depth between its airfoil root and its free Blade end.
  • a blade ⁇ sheet in its outer dimensions may be formed approximately trapezoidal.
  • the forming blade ⁇ leaf is designed such that over the span of the airfoil varying profile depth and the profile thickness (corresponding also maximum profile thickness) changes with it.
  • the profile thickness ⁇ changes according to the profile depth change.
  • the airfoil scales here (over the span) according to its tread depth (over the span).
  • Relative maximum pro ⁇ fildicke here the maximum profile thickness is related to the tread depth
  • maximum profile curvature and relative maxi ⁇ male profile curvature in this case the maximum profile curvature is related to the tread depth
  • a plurality or a plurality of the blades are arranged in a ring. Put simply, the blades form a guide ring here.
  • an adjusting device for adjusting the blade - or in the case of several of the, in particular ring-shaped arranged to a guide ring, blades such as to be provided for their adjustment.
  • an (adjusting) mechanism can be provided, which can be adjusted according to a prescribed kinematics, a blade or all blades of a Leitkranzes.
  • a motor unit such as an electric motor, can also be used.
  • the diffuser is an entry (so also arrangable or angeord- net at an inlet of the fluid machine) or Austrittsleit ⁇ apparatus (as can also be arranged or arranged at an outlet of the fluid machine). This can then be arranged in particular at an inlet of the fluid machine or at an outlet of the fluid machine such that the inflow or the outflow into and out of the fluid machine (via the inlet / outlet guide apparatus) takes place axially.
  • the distributor is arranged in the axial extension of an impeller shaft in the fluid machine, or a central distributor axis is arranged in axia ⁇ ler extension of the impeller shaft.
  • the distributor can be used in the turbomachine, in particular in a compressor, such as a single-stage or multi-stage centrifugal compressor or a multi-stage transmission compressor, or in a turbine.
  • a compressor such as a single-stage or multi-stage centrifugal compressor or a multi-stage transmission compressor
  • the turbomachine in particular a compressor or a turbine, has the distributor (for example also after its developments).
  • FIG. 2 shows a sketch of an adjustable blade of an inlet guide apparatus
  • Blade of an inlet diffuser (section III - III).
  • Embodiment profiling of vanes of nozzles for turbomachines, in particular of constitutive gas compressors
  • FIG. 1 shows a section of a multi-shaft gear ⁇ compressor 10, for example, for HeilZerlegung, arranged with a arranged in a volute casing 14 (first)
  • the The The The The devissleitapparat 1 has, as FIG 1 also verdeut ⁇ light, a plurality of annularly arranged, adjustable profiled blades 3 having guide vanes 4 (see FIG 2, FIG 3) on (Leitkranz 13, inlet guide 13).
  • the control of the transmission compressor 10 is u.a. via the adjustable constitutionsleitapparat 1, i. by adjusting the blades 4 and their blades 3 (by means of an adjustment mechanism 12), which - depending on the adjustment angle of the blades 4 and the blades 3 of the inlet guide 13 - the arrival, flow and outflow of the
  • Blades 3 through the operating gas 2 at the inlet ⁇ guide apparatus 1 and thus in succession to the inflow to or
  • the blades 3 a special professional ⁇ lation 23, ie here an S-beating profile 23rd (with a simple "S-beat"), up.
  • variable vane 4 the profiled blade 3 which on the Verstellme ⁇ mechanics 12 - is adjustable (win Kel) - only indicated here represented by a check circuit-wave 18 and a pin 24 and plates 25th
  • the airfoil 3 is essentially trapezoidal in its outer dimensions, ie the tread depth 8 decreases continuously in the airfoil 3 over its span 9 (extension of the airfoil 3 from its airfoil foot 19 to its free airfoil end 20).
  • the blade 3 changes, here reduced, its tread depth 8 between its Schaufelblattfuß 19 and its free blade end 20 and over its span. 9
  • the profile thickness 11 decreases over the span 9 of the airfoil 3 in accordance with the decrease in the tread depth 8 (also).
  • Relative maximum profile thickness here is the maximum profile thickness bezo ⁇ gene on the tread depth 8)
  • maximum profile curvature and relative maximum profile curvature here is the maximum Pro ⁇ filwölbung based on the tread depth 8) remain - over the span 9 of the airfoil 3 - unchanged.
  • FIG 3 shows the section through the III - III ge (in FIG 2) ⁇ identified (Strömungslinien-) profile cut by the blade 3 of the blade 4 of the stator 13 of the input steinsleitapparates 1, in short, the profile 23 of the airfoil.
  • the blade 3, or its pro ⁇ fil 23 forms an S-bend-profile 23 (with a single "S-bend") - "s-shaped” curved with a (simple) profile center line 6 or skeleton line 6 - out. That is, the ( "S-shaped") curvature of 5 of the profile center ⁇ lline / skeleton line 6 of the airfoil 3 comprises - in this case - exactly one turning point 7, with the profile center ⁇ lline / skeleton line 6 in the front region of the profile 23, ie in the region of the front edge 21 of the blade 3, "S-shaped” downward and in the rear region of the profile 23, ie in the region of the trailing edge 22 of the airfoil 3.
  • the flow around the profile 23 is here also dependent (or is particularly influenced) by an expression of the "s-shaped course” or the "S-beat” in the profile 23, dhua the course and the strength of the curvature 5 and the position of (here a - otherwise also number of turning points) inflection point 7 (inflection point reserve 28 (distance of the inflection point 7 - projected onto the chord 26 (profile ⁇ tendon 26 is just connecting line between the front 21 and trailing edge 22 of the profile 23) of the airfoil. 3 from a leading edge 21 of the airfoil 3).
  • the expression of the "S-impact" profile 23 of the airfoil 3 (about which the flow conditions in the airfoil 3 can be influenced) is dependent on the aerodynamic task in the inlet guide 1 (optimization on the aerodynamic task (or the operating point)), in particular ⁇ sondere 15 of be provided flow conditions of the airfoil 3 and the impeller 27 of the (first) compression stage (at the operating point) Is -.

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Abstract

The invention relates to a stator (1) for a turbomachine (10), in particular a compressor (10), and to a turbomachine (10) comprising an entry stator (1) of this type. The stator (1) has at least one blade (4) comprising a vane (3) around which a fluid (2) can flow. In order to increase the efficiency of the turbomachine (10), a curvature (5) of a profile centre line (6) of the vane (3) has at least one inflection point (7).

Description

Beschreibung description
Profilierung von Leitschaufeln von Leitapparaten bei Turbomaschinen, insbesondere Verdichtern Profiling of vanes of nozzles in turbomachinery, in particular compressors
Die Erfindung betrifft einen Leitapparat für eine Turboma¬ schine, insbesondere einen Verdichter, sowie eine Turboma¬ schine mit einem solchen Eintrittsleitapparat. Verdichter bzw. fluidekomprimierende Vorrichtungen werden in verschiedenen Industriebereichen für verschiedene Anwendungen genutzt, bei denen es um eine Kompression oder Verdichtung von ( Prozess- ) Fluiden, im Speziellen ( Prozess- ) Gasen, geht. Bekannte Beispiele hierfür sind Turboverdichter in mobilen industriellen Anwendungen, wie in Abgasturboladern oder inThe invention relates to a distributor for a turbo ¬ machine, in particular a compressor, as well as a turbo ¬ machine with such Eintrittsleitapparat. Compressors or fluid compressing devices are used in various industries for various applications involving compression or compression of (process) fluids, especially (process) gases. Known examples of this are turbo compressors in mobile industrial applications, such as in exhaust gas turbochargers or in
Strahltriebwerken, oder auch in stationären industriellen Anwendungen, wie Getriebe- bzw. Getriebeturboverdichter für eine LuftZerlegung . Bei einem solchen - in seiner Arbeitsweise kontinuierlich arbeitenden - Turboverdichter wird die Druckerhöhung (Verdichtung) des Fluids dadurch bewirkt, dass ein Drehimpuls des Fluids von Eintritt zu Austritt durch ein rotierendes, radial erstreckende Schaufeln aufweisendes Laufrad des Turboverdich- ters durch die Rotation von den Schaufeln erhöht wird. Hier, d.h. in einer solchen Verdichterstufe, steigen Druck und Temperatur des Fluids, während die relative ( Strömungs- ) Ge¬ schwindigkeit des Fluids im Laufrad sinkt. Um eine möglichst hohe Druckerhöhung bzw. Verdichtung des Fluids zu erreichen, können mehrere solcher Verdichterstufen hintereinander geschaltet werden. Jet engines, or even in stationary industrial applications, such as gearbox or gear turbo compressor for Luftzerlegung. In such a turbocompressor, which operates continuously in its mode of operation, the pressure increase (compression) of the fluid is brought about by an angular momentum of the fluid from inlet to outlet through a rotating, radially extending impeller of the turbo-compressor due to the rotation of the blades is increased. Here, ie in such a compressor stage, to increase pressure and temperature of the fluid, while the relative (flow) decreases Ge ¬ speed of the fluid in the impeller. In order to achieve the highest possible pressure increase or compression of the fluid, a plurality of such compressor stages can be connected in series.
Als Bauformen von Turboverdichtern unterscheidet man zwischen Radial- und Axialverdichtern. As types of turbocompressors, a distinction is made between radial and axial compressors.
Bei dem Axialverdichter strömt das zu komprimierende Fluid, beispielsweise ein Prozessgas, in paralleler Richtung zur Achse (Axialrichtung) durch den Verdichter. Bei dem Radial- Verdichter strömt das Gas axial in das Laufrad der Verdichterstufe und wird dann nach außen (radial, Radialrich¬ tung) abgelenkt. Bei mehrstufigen Radialverdichtern wird damit hinter jeder Stufe eine Strömungsumlenkung notwendig. In the axial compressor, the fluid to be compressed, for example a process gas, flows in a direction parallel to the axis (axial direction) through the compressor. In the radial Compressor, the gas flows axially into the impeller of the compressor stage and then outward (radial, radial Rich ¬ tung) deflected. With multi-stage centrifugal compressors, a flow diversion becomes necessary behind each stage.
Ein solcher Radialverdichter ist aus Such a centrifugal compressor is out
http : //de . wikipedia . org/wiki /Verdichter (erhältlich am http: // en. wikipedia. org / wiki / compressor (available on
06.10.2014) bekannt. Kombinierte Bauarten von Axial- und Radialverdichtern saugen mit ihren Axialstufen große Volumenströme an, die in den anschließenden Radialstufen auf hohe Drücke komprimiert werden. 06.10.2014) known. Combined types of axial and radial compressors draw large volume flows with their axial stages, which are compressed to high pressures in the subsequent radial stages.
Während meist einwellige Maschinen zum Einsatz kommen, sind bei Getriebeverdichtern die einzelnen Verdichterstufen um ein Großrad herum gruppiert, wobei mehrere parallele Wellen, die jeweils ein oder zwei - in Spiralgehäusen aufgenommene - Laufräder tragen, von einem großen Antriebszahnrad, einem Großrad, angetrieben werden. While mostly single-shaft machines are used, gear compressor compressors, the individual compressor stages are grouped around a large wheel, with several parallel shafts, each carrying one or two - housed in spiral housings - wheels are driven by a large drive gear, a large wheel.
Ein solcher Getriebeverdichter, ein Getriebeturboverdichter der Firma Siemens mit der Bezeichnung STC-GC, eingesetzt für die LuftZerlegung, ist aus Such a gear compressor, a gear turbo compressor from Siemens called STC-GC, used for the air decomposition, is out
http : //www . energy . Siemens . com/hg/de/verdichtung-expansion- Ventilation/turboverdichter/getriebeturboverdichter/Stege . htm (erhältlich am 06.10.2014) bekannt. http: // www. energy. Siemens. com / hg / en / compression-expansion-ventilation / turbo-compressors / gearbox turbochargers / bars. htm (available on 06.10.2014).
Ein anderer, in diesem Fall einstufiger Getriebe- Radialverdichter mit überhängendem offenen Laufrad, ein Ge- triebeturboverdichter der Firma Siemens mit der Bezeichnung STC-GO, eingesetzt um einen Bedarf einer metallurgischen, fossilen und chemischen Industrie zu decken, ist aus Another, in this case single-stage geared centrifugal compressor with overhanging open impeller, a Siemens com- pany turbo compressor called STC-GO, designed to meet the needs of a metallurgical, fossil and chemical industry, is out
http : //www . energy . Siemens . com/hg/de/verdichtung-expansion- Ventilation/turboverdichter/einstufige-verdichter/stc-go . htm (erhältlich am 06.10.2014) bekannt http: // www. energy. Siemens. com / hg / en / compression-expansion-ventilation / turbo-compressor / single-stage-compressor / stc-go. htm (available on 06.10.2014)
In Zeiten zunehmend flexibler Prozessführungen im Allgemeinen steigen auch Anforderungen, wie an (Regelungs-/Steuerungs-) Flexibilität und/oder an Leistung, bei den Turbomaschinen im Speziellen . In times of increasingly flexible litigation in general, requirements such as (control) Flexibility and / or performance, in turbo machines in particular.
Hierzu ist es bekannt, um einen Wirkungsgrad und/oder Regel- bereich bei den Turbomaschinen zu verbessern/zu vergrößern, Einfluss auf Kennfelder der Turbomaschinen zu nehmen bzw. auch um Turbomaschinen überhaupt zu regeln, solche Turbomaschinen mit Leitapparaten, wie - in der Regel verstellbaren - (axial Laufrad- ) vorgeschalteten Eintrittsleitapparaten und/oder (axial Laufrad- ) nachgeschalteten Austrittsleitapparaten, zu versehen. For this purpose, it is known to improve / increase an efficiency and / or control range in turbomachines, to influence the characteristics of turbomachines or even to control turbomachinery in general, such turbomachinery with nozzles, such as - usually adjustable - (axial impeller) upstream Eintrittsleitapparaten and / or (axial impeller) downstream Austrittsleitapparaten to provide.
Solche Leitapparate weisen meist kranzförmig angeordnete, ge¬ gebenenfalls mittels einer (Verstell- ) Mechanik (winkel- ) ver- stellbare Schaufeln mit profilierten, von dem ( Prozess- ) Fluid umströmbaren/-ten Schaufelblättern auf, welche zu einer optimierten Strömungsführung durch die Turbomaschine beitragen. Such nozzles, however, usually arranged in a ring, ge ¬ optionally by means of a (VG) mechanical (angular) comparable adjustable blades with profiled, flow-impeding of the (process) fluid / -th blades on which an optimized flow guide through the turbomachine contribute.
Ein solcher Eintritts- und Austrittsleitapparat ist bei- spielsweise aus der DE 10 2012 216 656 AI bekannt. Auch derSuch an inlet and outlet guide apparatus is known, for example, from DE 10 2012 216 656 A1. Also the
Getriebeturboverdichter STC-GC weist einen Eintrittsleitappa¬ rat (vor seiner ersten Stufe) auf. Gear turbo compressor STC-GC has a Eintrittsleitappa ¬ advice (before its first stage).
Beispielsweise - im Falle eines verstellbaren Eintrittsleit- apparates - wird so mittels eines solchen verstellbaren Ein¬ trittsleitapparates das axial (bezüglich der Laufradachse) in die Turbomaschine eintretende ( Prozess- ) Fluid bzw. dessen Strömung hinsichtlich von Geschwindigkeit und Strömungsrichtung vor einem Auftreffen auf das Laufrad bzw. auf die erste Laufradstufe in Abhängigkeit einer Leistungsanforderung an die Turbomaschine durch die (Winkel- ) Verstellung von den Schaufelblättern bzw. der Schaufeln des Schaufelkranzes des Eintrittsleitapparates angepasst bzw. geregelt. Insbesondere bei großen Winkelverstellungen von den Schaufelblättern bzw. Schaufeln folgt aber die Fluidströmung nicht mehr einer Profilkontur der Schaufeln bzw. Schaufelblätter, was mit Strömungsverlusten, Wirkungsgradverlusten und so auch zu Einschränkungen bei den (Leistungs-/Flexibilitäts-) Anforderungen an die Turbomaschinen einhergeht. For example, - in the case of an adjustable Eintrittsleit- system - is so adjustable by means of such a ¬ trittsleitapparates the axial (with respect to the impeller axis) entering the turbo-machine (process) fluid and its flow in terms of velocity and flow direction before an impact on the impeller or adjusted to the first impeller stage in response to a power demand on the turbomachine by the (angular) adjustment of the blades or the blades of the blade ring of the inlet guide. Especially with large angular adjustments of the blades or blades but the fluid flow no longer follows a profile contour of the blades or blades, resulting in flow losses, efficiency losses and so on is associated with limitations on the (performance / flexibility) requirements for turbomachinery.
Entsprechendes gilt auch für Austrittsleitapparate bei Turbo- maschinen bzw. dortigen Winkelverstellungen. The same applies to discharge nozzles in turbomachinery or angular adjustments there.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile aus dem Stand der Technik zu verbessern sowie auf einfache und kos¬ tengünstige Weise Turbomaschinen zu realisieren, welche mit hohen Wirkungsgraden flexibel fahrbar sind. The invention has for its object to improve disadvantages of the prior art and to realize in a simple and kos ¬ tengünstige way turbomachinery, which are flexibly mobile with high efficiencies.
Die Aufgabe wird durch einen Leitapparat für eine Turboma¬ schine, insbesondere für einen Verdichter, sowie durch eine Turbomaschine mit einem solchen Leitapparat mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen unabhängigen Anspruch gelöst. The object is achieved by a distributor for a turbo ¬ machine, in particular for a compressor, and by a turbomachine with such a distributor with the features according to the respective independent claim.
Der Leitapparat weist mindestens eine ein von einem Fluid umströmbares Schaufelblatt aufweisende Schaufel auf. Eine Krümmung einer Profilmittellinie (auch als Skelettlinie be- zeichnet) des Schaufelblattes besitzt dabei mindestens einen Wendepunkt . The distributor has at least one blade which can be flowed around by a fluid and has a blade. A curvature of a profile center line (also referred to as a skeleton line) of the airfoil has at least one point of inflection.
Dabei kann unter Profil - nach Definition in der Strömungslehre (vgl. Under profile - as defined in fluid mechanics (cf.
http://de.wikipedia.org/wiki/Profil (Strömungslehre) , erhältlich am 06.10.2014) - die Form eines Querschnitts eines Körpers, hier des Schaufelblattes, in Strömungsrichtung verstanden werden. Unter Profilmittellinie bzw. Skelettlinie (auch Krümmungslinie) kann die Verbindungslinie der in ein Profil, hier das Schaufelblattprofil, einbeschriebenen Kreismittel¬ punkte verstanden sein. http://de.wikipedia.org/wiki/Profil (fluid dynamics), available on 06.10.2014) - the shape of a cross section of a body, here the blade, in the flow direction to be understood. Under profiled center line or skeleton line (also curvature line) can be understood the connecting line of in a profile, here the airfoil profile, inscribed Kreismittel ¬ points.
Durch die Modifikation der Profilmittellinie, d.h. durch die zumindest einen Wendepunkt (oder gegebenenfalls auch mehrere Wendepunkte) aufweisende Krümmung der Profilmittellinie des Schaufelblattes, kurz und vereinfacht - durch die zumindest einen Wendepunkt (oder gegebenenfalls mehrere Wendepunkte) aufweisende gekrümmte Profilmittellinie des Schaufelblattes, kann eine Schaufelblattprofilfläche so verändert werden, dass Strömungsverluste in einem - weiten - Verstellbereich einer (verstellbaren) Schaufel bei einem verstellbaren Leitapparat reduziert werden können - ohne eine nennenswerte Änderung in einer 0°-Stellung des Schaufelblattes/der Schaufel. By the modification of the profile center line, ie by the at least one inflection point (or optionally also several inflection points) having curvature of the profile center line of the airfoil, short and simple - by the at least one inflection point (or possibly more inflection points) having curved profile center line of the airfoil, For example, an airfoil profile surface can be modified such that flow losses in a wide adjustment range of an (adjustable) blade can be reduced in the case of an adjustable distributor without a significant change in a 0 ° position of the airfoil / blade.
Damit kann die Leistung bzw. können Leistungsdaten einer Turbomaschine in bestimmten Betriebspunkten, wie einem Hauptgarantiepunkt, verbessert werden. Thus, the performance or performance data of a turbomachine in certain operating points, such as a main guarantee point, can be improved.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen. Preferred developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Krümmung der Profilmittellinie/Skelettlinie des Schaufelblat¬ tes genau einen Wendepunkt aufweist. Anschaulich und verein¬ facht ausgerückt, dass Schaufelblatt bildet hier ein Profil ähnlich einem S-Schlag-Profil (für Tragflächen, beispielswei¬ se bei Nurflügeln, Winglets) aus. Der Name, „S-Schlag", rührt davon, dass die Profilmittellinie/Skelettlinie im hinteren Bereich des Profils „s-förmig" nach oben weist, wodurch - hier dann bei dem Schaufelblatt - die Strömung - mit Drall (, welcher abhängig von einer Ausprägung des „s-förmigen Verlaufs" bzw. einer „s-förmig" nach oben weisenden According to a preferred development, it is provided that the curvature of the profile center line / skeleton line of the blade leaf has exactly one inflection point. Clear and simplified ¬ fanned disengaged, that airfoil here forms a profile similar to an S-bend-shaped profile (for wings, beispielswei ¬ se in flying wings, winglets). The name, "S-blow", comes from the fact that the profiled center line / skeleton line in the rear of the profile "S-shaped" facing up, whereby - here then at the airfoil - the flow - with swirl (which depends on a Expression of the "s-shaped course" or an "s-shaped" facing upwards
Profilhinterkante ist,) - von dem Schaufelblatt abströmt. Profile trailing edge is,) - flows from the airfoil.
Alternativ kann auch weiterbildend vorgesehen sein, dass die Krümmung der Profilmittellinie des Schaufelblattes zwei Alternatively, it can also be provided that the curvature of the profile center line of the airfoil is two
(„Doppelter S-Schlag") , drei („Dreifach S-Schlag") oder noch mehr Wendepunkte aufweist. ("Double S Strike"), three ("Triple S Strike") or even more turning points.
Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Anzahl von Wendepunkten und/oder eine Lage des zumindest einen Wendepunkt bzw. - im Falle mehrerer Wendepunkte - die Lagen der Wendepunkte und/oder auch eine Stärke According to a further preferred development, it is provided that a number of inflection points and / or a position of the at least one inflection point or - in the case of several inflection points - the positions of the inflection points and / or a strength
und/oder ein Verlauf der Krümmung, kurz vereinfacht eine Ausprägung der Krümmung, abhängig ist von einer aerodynamischen Aufgabe, insbesondere von vorzusehenden Anströmverhältnissen des Schaufelblattes und/oder des Laufrades. Auch weitere Pro¬ filgrößen bzw. -geometrien, wie Profildicke, Profiltiefe und/oder Spannweite des Schaufelblattes, können dementspre¬ chend bzw. von der aerodynamischen Aufgabe abhängig gestaltet werden. and / or a course of the curvature, in short an expression of the curvature, is dependent on an aerodynamic task, in particular of anticipated inflow conditions the airfoil and / or the impeller. Even more pro ¬ filgrößen or geometries such as section thickness, tread depth and / or span of the airfoil can be designed depending or from corresponding case-¬ accordingly the aerodynamic task.
Unter Lage (des Wendepunktes) kann dabei - im Folgenden so bezeichnet - eine Wendepunktsrücklage verstanden werden, wel¬ che der Abstand der/des zumindest einen Wendepunkte bzw. des Wendepunkts - projiziert auf eine Profilsehne des Schaufel¬ blattes - von einer Vorderkante des Schaufelblattes ist. Eine relative Wendepunktsrücklage ist die Wendepunktsrücklage be¬ zogen auf die Länge der Profilsehne bzw. auf die Profiltiefe. A turning point reserves be understood, / the wel ¬ surface the distance of the at least one turning point or the point of inflection - - underlay (the inflection point) may in this case - in the following referred to it is of a leading edge of the airfoil - projected on a chord of the blade ¬ leaf , A relative inflection point reserve is the inflection point reserve be ¬ drawn on the length of the chord or on the tread depth.
So kann beispielsweise - anschaulich und/oder vereinfacht ausgedrückt - für einen Betriebs- bzw. Auslegungspunkt einer Fluidmaschine, für welche der Leitapparat, beispielsweise als dessen Eintrittsleitapparat, vorgesehen ist, dessen Verstell¬ winkel festgelegt - und dann für dortige Strömungsverhältnis¬ se (Anströmung des Schaufelblattes unter dem Verstellwinkel) das Schaufelblattprofil bzw. die Ausprägung der Krümmung des Schaufelblatts und so auch die Anzahl der Wendepunkte, die Wendepunktsrücklage des Wendepunkts bzw. die For example, - expressed graphically and / or simplified - for operating or design point of a fluid machine, for which the distributor, for example, as the inlet guide vane is provided, whose adjustment ¬ angle defined - and then (for local flow ratio ¬ se flow of the Airfoil blade under the adjustment angle) the airfoil profile or the expression of the curvature of the airfoil and so also the number of inflection points, the inflection point reserve of the inflection point or
Wendepunktsrücklagen der Wendepunkte, die Stärke der Krümmung und/oder der Krümmungsverlauf derart optimiert werden, dass die Strömung von dem Schaufelblatt - bei eingenommenem Verstellwinkel - mit einem bestimmten, vorgesehenen Drall (zum Laufrad) abströmt, wobei aber die Umströmung des Schaufel¬ blattes (bei dem eingenommenen Verstellwinkel) ohne Strö- mungsabriss erfolgt. Turning point of the inflection points, the strength of the curvature and / or the curvature are optimized so that the flow of the airfoil - with assumed Verstellwinkel - with a certain, intended swirl (to the impeller) flows, but the flow around the blade ¬ blade (at the assumed adjustment angle) without a flow separation.
Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Schaufelblatt derart ausgebildet ist, dass sich eine Profiltiefe des Schaufelblattes über dessen Spannweite (Er- Streckung des Schaufelblattes von einem Schaufelblattfuß zu einem freien Schaufelblattende) verändert. Anschaulich und vereinfacht ausgedrückt, das Schaufelblatt ändert seine Pro¬ filtiefe zwischen seinem Schaufelblattfuß und seinem freien Schaufelblattende. Beispielsweise kann ein solches Schaufel¬ blatt in seinen Außenabmessungen annähernd trapezförmig ausgebildet sein. Auch kann weiterbildend vorgesehen sein, dass das Schaufel¬ blatt derart ausgebildet ist, dass sich mit sich über die Spannweite des Schaufelblattes ändernden Profiltiefe auch die Profildicke (entsprechend auch maximale Profildicke) ändert. Insbesondere kann hier vorgesehen sein, dass sich die Profil¬ dicke entsprechend der Profiltiefenänderung ändert. According to a further preferred development, it is provided that the airfoil is designed such that a profile depth of the airfoil changes over its span (extension of the airfoil from a blade airfoil to a free airfoil end). Illustratively stated, and simplified, the blade changes its Pro ¬ tread depth between its airfoil root and its free Blade end. For example, such a blade ¬ sheet in its outer dimensions may be formed approximately trapezoidal. Also, may be further provided that the forming blade ¬ leaf is designed such that over the span of the airfoil varying profile depth and the profile thickness (corresponding also maximum profile thickness) changes with it. In particular, it may be provided here that the profile thickness ¬ changes according to the profile depth change.
Anschaulich bzw. vereinfacht ausgedrückt, das Schaufelblatt skaliert sich hier (über die Spannweite) entsprechend zu sei- ner Profiltiefe (über die Spannweite) . Relative maximale Pro¬ fildicke (hier ist die maximale Profildicke bezogen auf die Profiltiefe) sowie maximale Profilwölbung und relative maxi¬ male Profilwölbung (hier ist die maximale Profilwölbung bezogen auf die Profiltiefe) können in diesem Fall (über die Spannweite) unverändert bleiben. In a clear and simplified way, the airfoil scales here (over the span) according to its tread depth (over the span). Relative maximum pro ¬ fildicke (here the maximum profile thickness is related to the tread depth) and maximum profile curvature and relative maxi ¬ male profile curvature (in this case the maximum profile curvature is related to the tread depth) can remain unchanged in this case (over the span).
Bei einer weiteren Weiterbildung kann auch vorgesehenen sein, dass mehrere oder ein Vielzahl von den Schaufeln kranzförmig angeordnet sind. Vereinfacht ausgedrückt, die Schaufeln bil- den hier einen Leitkranz. In a further development can also be provided that a plurality or a plurality of the blades are arranged in a ring. Put simply, the blades form a guide ring here.
Ferner kann bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung auch eine VerStelleinrichtung zu einer Verstellung der Schaufel - oder im Falle mehrerer von den, insbesondere kranzförmig zu einem Leitkranz angeordneten, Schaufeln eine solche zu deren Verstellung vorgesehen sein. Hierzu kann eine (Verstell- ) Mechanik vorgesehen werden, welche nach einer vorgeschriebenen Kinematik eine Schaufel oder alle Schaufeln eines Leitkranzes verstellt werden können. Zur Verstellung selbst kann auch ei- ne Motoreinheit, wie ein Elektromotor, verwendet werden. Furthermore, in another preferred embodiment, an adjusting device for adjusting the blade - or in the case of several of the, in particular ring-shaped arranged to a guide ring, blades such as to be provided for their adjustment. For this purpose, an (adjusting) mechanism can be provided, which can be adjusted according to a prescribed kinematics, a blade or all blades of a Leitkranzes. For adjustment itself, a motor unit, such as an electric motor, can also be used.
Ferner kann bei einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass der Leitapparat ein Eintritts- (so auch anordnenbar bzw. angeord- net an einem Eintritt der Fluidmaschine) oder Austrittsleit¬ apparat (so auch anordnenbar bzw. angeordnet an einem Austritt der Fluidmaschine) ist. Dieser kann dann insbesondere so an einem Eintritt der Fluidmaschine bzw. an einem Austritt der Fluidmaschine angeordnet sein, dass die Einströmung bzw. die Ausströmung in die bzw. aus der Fluidmaschine (über den Eintritts-/Austrittsleitapparat ) axial erfolgt. Furthermore, it can be provided in a further development that the diffuser is an entry (so also arrangable or angeord- net at an inlet of the fluid machine) or Austrittsleit ¬ apparatus (as can also be arranged or arranged at an outlet of the fluid machine). This can then be arranged in particular at an inlet of the fluid machine or at an outlet of the fluid machine such that the inflow or the outflow into and out of the fluid machine (via the inlet / outlet guide apparatus) takes place axially.
Vereinfacht und anschaulich ausgedrückt, der Leitapparat ist in axialer Verlängerung einer Laufradwelle bei der Fluidmaschine angeordnet bzw. eine Leitkranzmittelachse ist in axia¬ ler Verlängerung der Laufradwelle angeordnet. Expressed in a simplified and clear way, the distributor is arranged in the axial extension of an impeller shaft in the fluid machine, or a central distributor axis is arranged in axia ¬ ler extension of the impeller shaft.
Besonders bevorzugt kann der Leitapparat bei der Turbomaschi- ne eingesetzt werden, insbesondere bei einem Verdichter, wie einem ein- oder auch mehrstufigen Radialverdichter oder einem mehrstufigen Getriebeverdichter, oder bei einer Turbine. Anders ausgedrückt, die Turbomaschine, insbesondere ein Ver¬ dichter oder eine Turbine, weist den Leitapparat (beispiels- weise auch nach dessen Weiterbildungen) auf. Particularly preferably, the distributor can be used in the turbomachine, in particular in a compressor, such as a single-stage or multi-stage centrifugal compressor or a multi-stage transmission compressor, or in a turbine. In other words, the turbomachine, in particular a compressor or a turbine, has the distributor (for example also after its developments).
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammenge- fasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale wird der Fachmann jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. The description of advantageous embodiments of the invention given hitherto contains numerous features which are reproduced in some detail in the individual subclaims. However, those skilled in the art will conveniently consider these features individually and summarize them to meaningful further combinations.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen, das bzw. die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert wird bzw. werden. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of one or more embodiments, further illustrated in connection with the figures will or will be.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in dem bzw. den Ausführungsbeispielen angegebene Kombination von Merkmalen beschränkt, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. So können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbei¬ spiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausfüh¬ rungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht werden. However, the invention is not limited to the combination of features specified in the exemplary embodiments, not even with regard to functional features. So to appropriate features of each Ausführungsbei ¬ game can also be considered explicitly isolated, removed from an exporting approximately ¬ for example, be incorporated into another embodiment for its supplements.
Funktions-/bauartgleiche bzw. identische Elemente oder Kompo¬ nenten weisen in den Ausführungsbeispielen bzw. Figuren gleiche Bezugszeichen auf. Function / design the same or identical elements or Comp ¬ components have the same reference characters in the embodiments or figures.
Es zeigen Show it
FIG 1 eine Skizze eines Eintrittsleitapparates bei einer 1 shows a sketch of a Eintrittsleitapparates at a
Turbomaschine ;  Turbo machine;
FIG 2 eine Skizze einer verstellbaren Schaufel eines Ein- trittsleitapparates ; 2 shows a sketch of an adjustable blade of an inlet guide apparatus;
FIG 3 eine Skizze eines Profils einer verstellbaren 3 shows a sketch of a profile of an adjustable
Schaufel eines Eintrittsleitapparates (Profil¬ schnitt III - III) . Blade of an inlet diffuser (section III - III).
Ausführungsbeispiel: Profilierung von Leitschaufeln von Leitapparaten bei Turbomaschinen, insbesondere von Eintrittsleit¬ apparaten bei Verdichtern Embodiment: profiling of vanes of nozzles for turbomachines, in particular of Eintrittsleit ¬ appliances in compressors
FIG 1 zeigt einen Ausschnitt von einem mehrwelligen Getriebe¬ verdichter 10, beispielsweise für die LuftZerlegung, mit einer in einem Spiralgehäuse 14 angeordneten (ersten) 1 shows a section of a multi-shaft gear ¬ compressor 10, for example, for LuftZerlegung, arranged with a arranged in a volute casing 14 (first)
Verdichterstufe 15. Compressor stage 15.
Axial dieser (ersten) Verdichterstufe 15 bzw. dessen Laufrad 27 vorgeschaltet ist - an einem axialen Einlass 16 dieses Spiralgehäuses 14, wie FIG 1 zeigt, - ein Eintrittsleitappa¬ rat 1 (ELA bzw. I (nlet ) G (uide) V (ane) ) angeordnet. Axial this (first) compressor stage 15 and the impeller 27 is connected upstream - at an axial inlet 16 of this volute 14, as shown in FIG 1, - Eintrittsleitappa ¬ rat 1 (ELA or I (nlet) G (uide) V (ane )).
Der Eintrittsleitapparat 1 weist, wie FIG 1 auch verdeut¬ licht, eine Vielzahl an kranzförmig angeordnete, verstellbare profilierte Schaufelblätter 3 aufweisende Leitschaufeln 4 (vgl. FIG 2, FIG 3) auf (Leitkranz 13, Eintrittsleitrad 13). The Eintrittsleitapparat 1 has, as FIG 1 also verdeut ¬ light, a plurality of annularly arranged, adjustable profiled blades 3 having guide vanes 4 (see FIG 2, FIG 3) on (Leitkranz 13, inlet guide 13).
Die Regelung des Getriebeverdichters 10 erfolgt u.a. über den verstellbaren Eintrittsleitapparat 1, d.h. durch Verstellung der Schaufeln 4 bzw. deren Schaufelblätter 3 (mittels einer Verstellmechanik 12), wodurch sich - abhängig von dem Verstellwinkel der Schaufeln 4 bzw. der Schaufelblätter 3 des Eintrittsleitrades 13 - die An-, Um- und Abströmung der The control of the transmission compressor 10 is u.a. via the adjustable Eintrittsleitapparat 1, i. by adjusting the blades 4 and their blades 3 (by means of an adjustment mechanism 12), which - depending on the adjustment angle of the blades 4 and the blades 3 of the inlet guide 13 - the arrival, flow and outflow of the
Schaufelblätter 3 durch das Betriebsgas 2 bei dem Eintritts¬ leitapparat 1 und so in Folge die Zuströmung zur bzw. Blades 3 through the operating gas 2 at the inlet ¬ guide apparatus 1 and thus in succession to the inflow to or
Anströmung der (ersten) Verdichterstufe 15 bzw. dessen Laufrad 27 durch das Betriebsgas 2 ändert. Flow of the (first) compressor stage 15 or its impeller 27 by the operating gas 2 changes.
Um auch bei großen Verstellwinkeln, beispielsweise größer 15°, bzw. über einen weiten Verstellbereich bei den Schaufeln 4 bzw. Schaufelblättern 3 Strömungsverluste (durch eine nicht mehr der Profilkontur 17 der Schaufelblätter 3 folgende Even at large adjustment angles, for example greater than 15 °, or over a wide adjustment range in the blades 4 or blades 3 flow losses (by no longer the profile contour 17 of the blades 3 following
Fluidströmung/Betriebsgasströmung bzw. durch einen Strömungs- abriss der Fluidströmung/Betriebsgasströmung bei den Schaufelblättern 3) zu vermeiden, weisen, wie insbesondere die FIG 3 verdeutlicht, die Schaufelblätter 3 eine besondere Profi¬ lierung 23, d.h. hier ein S-Schlag-Profil 23 (mit einfachem „S-Schlag") , auf. Fluid flow / operating gas flow or to avoid flow separation of the fluid flow / operating gas flow in the blades 3), as shown in particular in FIG 3, the blades 3 a special professional ¬ lation 23, ie here an S-beating profile 23rd (with a simple "S-beat"), up.
FIG 2 zeigt - stellvertretend für alle (entsprechend ausge¬ bildeten) Schaufeln 4 des Eintrittsleitrades 13 des Ein¬ trittsleitapparates 1 - eine/die verstellbare Schaufel 4 des Eintrittsleitrades 13 des Eintrittsleitapparates 1 des Ge¬ triebeverdichters 10. 2 shows - on behalf of all (correspondingly formed ¬) blades 4 of the Eintrittsleitrades 13 of the A ¬ trittsleitapparates 1 - a / the adjustable blade 4 of the Eintrittsleitrades 13 of the Eintrittsleitapparates 1 of the Ge ¬ drive ever dichters 10th
Wie FIG 2 verdeutlicht weist die verstellbare Schaufel 4 das profilierte Schaufelblatt 3 auf, welches über die Verstellme¬ chanik 12 - hier nur angedeutet dargestellt durch eine An- schlusswelle 18 bzw. einen Zapfen 24 und Teller 25 - (win kel- ) verstellbar ist. Das Schaufelblatt 3 ist - wie FIG 2 auch verdeutlicht - in seinen Außenabmessungen im Wesentlichen trapezförmig, d.h. die Profiltiefe 8 nimmt bei dem Schaufelblatt 3 über dessen Spannweite 9 (Erstreckung des Schaufelblattes 3 von dessen Schaufelblattfuß 19 zu dessen freien Schaufelblattende 20) kontinuierlich ab. As FIG 2 shows, the variable vane 4, the profiled blade 3, which on the Verstellme ¬ mechanics 12 - is adjustable (win Kel) - only indicated here represented by a check circuit-wave 18 and a pin 24 and plates 25th As is also clear from FIG. 2, the airfoil 3 is essentially trapezoidal in its outer dimensions, ie the tread depth 8 decreases continuously in the airfoil 3 over its span 9 (extension of the airfoil 3 from its airfoil foot 19 to its free airfoil end 20).
Anschaulich und vereinfacht ausgedrückt, das Schaufelblatt 3 ändert, hier verringert, seine Profiltiefe 8 zwischen seinem Schaufelblattfuß 19 und seinem freien Schaufelblattende 20 bzw. über seine Spannweite 9. Expressed and simplified, the blade 3 changes, here reduced, its tread depth 8 between its Schaufelblattfuß 19 and its free blade end 20 and over its span. 9
Entsprechend dieser (vom Schaufelblattfuß 19 zum Schaufel¬ blattende 20 bzw. über die Spannweite 9) abnehmenden Profil- tiefe 8 skaliert sich das gesamte Schaufelblatt 3 mit bzw. in seinem (S-Schlag-) Profil 23. According to this decreasing profile depth of 8, the entire blade 3 scaled (for blade ¬ blade end 20 and over the span from the airfoil root 9 19) or in its (S-impact) Profile 23rd
D.h., die Profildicke 11 (entsprechend auch maximale Profil¬ dicke) nimmt über die Spannweite 9 des Schaufelblattes 3 ent- sprechend der Abnahme der Profiltiefe 8 (auch) ab. Relative maximale Profildicke (hier ist die maximale Profildicke bezo¬ gen auf die Profiltiefe 8) sowie maximale Profilwölbung und relative maximale Profilwölbung (hier ist die maximale Pro¬ filwölbung bezogen auf die Profiltiefe 8) bleiben - über die Spannweite 9 des Schaufelblattes 3 - unverändert. That is, the profile thickness 11 (corresponding to maximum profile ¬ thickness) decreases over the span 9 of the airfoil 3 in accordance with the decrease in the tread depth 8 (also). Relative maximum profile thickness (here is the maximum profile thickness bezo ¬ gene on the tread depth 8) and maximum profile curvature and relative maximum profile curvature (here is the maximum Pro ¬ filwölbung based on the tread depth 8) remain - over the span 9 of the airfoil 3 - unchanged.
FIG 3 zeigt den durch den Schnitt III - III (bei FIG 2) ge¬ kennzeichneten ( Strömungslinien- ) Profilschnitt durch das Schaufelblatt 3 der Schaufel 4 des Leitrades 13 des Ein- trittsleitapparates 1, kurz das Profil 23 des Schaufelblattes 3. 3 shows the section through the III - III ge (in FIG 2) ¬ identified (Strömungslinien-) profile cut by the blade 3 of the blade 4 of the stator 13 of the input trittsleitapparates 1, in short, the profile 23 of the airfoil. 3
Wie FIG 3 zeigt, bildet das Schaufelblatt 3 bzw. dessen Pro¬ fil 23 ein S-Schlag-Profil 23 (mit einfachem „S-Schlag") - mit einer (einfach) „s-förmig" gekrümmten Profilmittellinie 6 bzw. Skelettlinie 6 - aus. D.h., die („s-förmige" ) Krümmung 5 der Profilmitte¬ llinie/Skelettlinie 6 des Schaufelblattes 3 weist - in diesem Fall - genau einen Wendepunkt 7 auf, wobei die Profilmitte¬ llinie/Skelettlinie 6 im vorderen Bereich des Profils 23, d.h. im Bereich der Vorderkante 21 des Schaufelblattes 3, „s- förmig" nach unten und im hinteren Bereich des Profils 23, d.h. im Bereich der Hinterkante 22 des Schaufelblattes 3, „s- förmig" nach oben weist. Die Umströmung des Profils 23 ist dabei auch abhängig (bzw. wird insbesondere auch beeinflusst) von einer Ausprägung des „s-förmigen Verlaufs" bzw. des „S-Schlags" bei dem Profil 23, d.h. u.a. vom Verlauf und von der Stärke der Krümmung 5 sowie von der Lage des (hier einen - sonst auch Anzahl der Wende- punkte) Wendepunktes 7 (Wendepunktsrücklage 28 (Abstand des Wendepunktes 7 - projiziert auf die Profilsehne 26 (Profil¬ sehne 26 ist gerade Verbindungslinie zwischen der Vorder- 21 und Hinterkante 22 des Profils 23) des Schaufelblattes 3 - von einer Vorderkante 21 des Schaufelblattes 3) . As FIG 3 shows, the blade 3, or its pro ¬ fil 23 forms an S-bend-profile 23 (with a single "S-bend") - "s-shaped" curved with a (simple) profile center line 6 or skeleton line 6 - out. That is, the ( "S-shaped") curvature of 5 of the profile center ¬ llinie / skeleton line 6 of the airfoil 3 comprises - in this case - exactly one turning point 7, with the profile center ¬ llinie / skeleton line 6 in the front region of the profile 23, ie in the region of the front edge 21 of the blade 3, "S-shaped" downward and in the rear region of the profile 23, ie in the region of the trailing edge 22 of the airfoil 3. "S-shaped" upwards The flow around the profile 23 is here also dependent (or is particularly influenced) by an expression of the "s-shaped course" or the "S-beat" in the profile 23, dhua the course and the strength of the curvature 5 and the position of (here a - otherwise also number of turning points) inflection point 7 (inflection point reserve 28 (distance of the inflection point 7 - projected onto the chord 26 (profile ¬ tendon 26 is just connecting line between the front 21 and trailing edge 22 of the profile 23) of the airfoil. 3 from a leading edge 21 of the airfoil 3).
Die Ausprägung des „S-Schlag-" Profils 23 des Schaufelblattes 3 (worüber die Strömungsverhältnisse bei dem Schaufelblatt 3 beeinflussbar sind) ist dabei abhängig von der aerodynamischen Aufgabe bei dem Eintrittsleitapparat 1 (Optimierung auf die aerodynamische Aufgabe (bzw. den Betriebspunkt)), insbe¬ sondere von vorzusehenden Anströmverhältnissen des Schaufelblattes 3 und des Laufrades 27 der (ersten) Verdichterstufe 15 (bei dem Betriebspunkt) . Ist - wie hier beispielhaft - für den Betriebs- bzw. Ausle¬ gungspunkt des Verdichters 10 ein (Auslegungs- ) Verstellwinkel der Schaufeln 4 bei dem Eintrittsleitapparat 1 von ca. 15° vorgesehen, so ist dann das „S-Schlag-" Profil 23 bzw. dessen Ausprägung für dortige Strömungsverhältnisse (Anströmung des Schaufelblattes 3 unter diesem (Auslegungs- ) Verstellwinkel ) derart optimiert, dass die Strömung von dem Schaufelblatt 3 - bei diesem eingenommenen (Auslegungs- ) Verstellwinkel - mit einem bestimmten, vorgesehenen Drall (zum Laufrad 27) ab- strömt, wobei aber die Umströmung des Schaufelblattes 3 (bei diesem eingenommenen (Auslegungs- ) Verstellwinkel ) ohne Strö- mungsabriss bzw. bei geringeren Strömungsverlusten erfolgt. Wie FIG 3 zeigt, weist hier - unter genannten Aspekten - das „S-Schlag-" Profil 23 nur einen schwachen „S-Schlag" (d.h., nur einen Wendepunkt 7 bei schwacher Krümmung 5 (nach „oben und nach unten")) bei schlanker Profildicke 11 auf. Die The expression of the "S-impact" profile 23 of the airfoil 3 (about which the flow conditions in the airfoil 3 can be influenced) is dependent on the aerodynamic task in the inlet guide 1 (optimization on the aerodynamic task (or the operating point)), in particular ¬ sondere 15 of be provided flow conditions of the airfoil 3 and the impeller 27 of the (first) compression stage (at the operating point) Is -. exemplified here - for operating or interpretation ¬ branch point of the compressor 10 a (interpretation) displacement of Shovels 4 provided at the Eintrittsleitapparat 1 of about 15 °, so then the "S-blow" profile 23 and its expression for local flow conditions (flow of the airfoil 3 at this (interpretation) adjustment angle) optimized so that the Flow from the airfoil 3 - at this assumed (interpretation) adjustment angle - with a specific, intended Dra ll (to impeller 27) flows, but the flow around the blade 3 takes place (at this assumed (design) adjustment angle) without flow separation or at lower flow losses. As FIG. 3 shows, the "S-beating" profile 23 here-under the aspects mentioned-has only a weak "S-bump" (ie, only one turning point 7 with weak curvature 5 (after "up and down")). with a slim profile thickness of 11. The
Wendepunktsrücklage 28 des Wendepunktes 7 des „S-Schlags" bzw. bei dem „S-Schlag-" Profil 23 des Schaufelblattes 3 liegt leicht hinter, d.h. in Richtung der Profilhinterkante 22, der Mitte der Profilsehne 26. Turning point reserve 28 of the inflection point 7 of the "S-stroke" or in the "S-blow" profile 23 of the airfoil 3 is slightly behind, i. in the direction of the profile trailing edge 22, the middle of the chord 26th
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bzw. die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment (s), the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Leitapparat (1) für eine Turbomaschine (10), 1. distributor (1) for a turbomachine (10),
insbesondere für einen Verdichter (10), mit mindestens ei¬ ner ein von einem Fluid (2) umströmbaren Schaufelblatt (3) aufweisenden Schaufel (4), in particular for a compressor (10) to flow around having at least ei ¬ a ner of a fluid (2) blade (3) having blade (4),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Krümmung (5) einer Profilmittellinie (6) des Schaufel blattes (3) mindestens einen Wendepunkt (7) aufweist.  a curvature (5) of a profile center line (6) of the blade blade (3) has at least one inflection point (7).
2. Leitapparat (1) für eine Turbomaschine (10) nach mindes tens einem der voranstehenden Ansprüche 2. diffuser (1) for a turbomachine (10) according to at least one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Krümmung (5) der Profilmittellinie (6) des Schaufel¬ blattes (3) einen Wendepunkt (7) ( S-Schlag-Profil ) oder zwei Wendepunkte (7) aufweist. the curvature (5) of the profile center line (6) of the blade ¬ blade (3) has a turning point (7) (S-blow profile) or two inflection points (7).
3. Leitapparat (1) für eine Turbomaschine (10) nach mindes¬ tens einem der voranstehenden Ansprüche 3. diffuser (1) for a turbomachine (10) according min least ¬ one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Anzahl von Wendepunkten (7) und/oder eine Lage des zumindest einen Wendepunkts (7) und/oder eine Stärke und/oder ein Verlauf der Krümmung (5) abhängig ist/sind von einer aerodynamischen Aufgabe, insbesondere von vorzusehenden Anströmverhältnissen des Schaufelblattes (3) .  a number of inflection points (7) and / or a position of the at least one inflection point (7) and / or a strength and / or a course of the curvature (5) is / are dependent on an aerodynamic task, in particular the inflow conditions of the airfoil to be provided ( 3).
4. Leitapparat (1) für eine Turbomaschine (10) nach mindes¬ tens einem der voranstehenden Ansprüche 4. diffuser (1) for a turbomachine (10) according min least ¬ one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Schaufelblatt (3) derart ausgebildet ist, dass sich ei¬ ne Profiltiefe (8) des Schaufelblattes über dessen Spann- weite (9) verändert. the blade (3) is designed such that ei ¬ ne profile depth (8) of the airfoil is changing across a span width (9).
5. Leitapparat (1) für eine Turbomaschine (10) nach mindes¬ tens dem voranstehenden Ansprüche 5. diffuser (1) for a turbomachine (10) according Minim ¬ least the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Schaufelblatt (3) derart ausgebildet ist, dass sich mit sich über die Spannweite (9) des Schaufelblattes (3) än¬ dernden Profiltiefe (8) auch eine Profildicke (11) ändert, insbesondere dass sich entsprechend der Profiltiefenände¬ rung auch die Profildicke (11) ändert. the blade (3) is designed such that än ¬-reducing profile depth (8) varies with about the chord (9) of the airfoil (3) and a profile thickness (11), in particular that corresponding to the Profiltiefenände ¬ tion also the profile thickness (11) changes.
6. Leitapparat (1) für eine Turbomaschine (10) nach mindes¬ tens einem der voranstehenden Ansprüche 6. distributor (1) for a turbomachine (10) according min least ¬ one of the preceding claims
gekennzeichnet mit  signed with
einer kranzförmig angeordneten Mehrzahl von den Schaufeln (4).  a ring-shaped plurality of the blades (4).
7. Leitapparat (1) für eine Turbomaschine (10) nach mindes tens einem der voranstehenden Ansprüche 7. diffuser (1) for a turbomachine (10) according Minim least one of the preceding claims
gekennzeichnet mit  signed with
einer Versteileinrichtung (12) zu einer Verstellung der Schaufel (4) .  an adjusting device (12) for adjusting the blade (4).
Leitapparat (1) für eine Turbomaschine (10) nach mindes tens einem der voranstehenden Ansprüche Guide device (1) for a turbomachine (10) according to at least one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Leitapparat (1) ein Eintritts- (1) oder Austrittsleit¬ apparat (1) ist. the distributor (1) is an inlet (1) or Austrittsleit ¬ apparatus (1).
Turbomaschine (10), insbesondere Verdichter (10) oder Turbine (10) , Turbomachine (10), in particular compressor (10) or turbine (10),
gekennzeichnet mit  signed with
einem Leitapparat (1) nach mindestens einem der voranste¬ henden Ansprüche. a guide apparatus (1) according to at least one of voranste ¬ Henden claims.
10. Turbomaschine (10) nach mindestens dem voranstehenden Anspruch, 10. turbomachine (10) according to at least the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Turbomaschine (10) ein Verdichter (10), insbesondere ein mehrstufiger Getriebeverdichter (10) oder ein Radialverdichter (10), oder eine Turbine (10) ist.  the turbomachine (10) is a compressor (10), in particular a multistage transmission compressor (10) or a radial compressor (10), or a turbine (10).
11. Turbomaschine (10) nach mindestens einem der beiden vor¬ anstehenden Ansprüche, 11. Turbo machine (10) according to at least one of the two pending before ¬ claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Leitapparat (1) ein Eintrittsleitapparat (1) ist.  the diffuser (1) is a Eintrittsleitapparat (1).
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