[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaufelgittersegment, ein Schaufelgitter,
eine Plattform und einen Schaufelkanal einer Strömungsmaschine sowie eine Strömungsmaschine.
[0002] Strömungsmaschinen (wie Gas- und Dampfturbinen) weisen regelmäßig einen Strömungskanal
zur Durchführung eines Fluids auf. Der Strömungskanal, der auch als "Ringraum" bezeichnet
wird, ist nach radial innen durch die Welle eines Rotors begrenzt und nach radial
außen durch ein Gehäuse; die Bezeichnungen "radial" ebenso wie "axial" und "Umfangsrichtung"
sowie davon abgeleitete Begriffe sind in dieser Schrift - sofern nichts anderes angegeben
ist - stets in Bezug auf eine Rotationsachse des Rotors zu verstehen.
[0003] Im Ringraum einer Strömungsmaschine sind Schaufelgitter angeordnet (für die auch
die Bezeichnung "Schaufelkranz" üblich ist). Sie umfassen jeweils Leit- oder Laufschaufeln,
die in Umfangsrichtung in im Wesentlichen regelmäßigen Abständen hintereinanderliegen,
sowie zugehörige Plattformen, die auch als "Deckplatten" bezeichnet werden und die
jeweils eine anströmseitige und eine abströmseitige Plattformkante aufweisen. Diese
Plattformkanten begrenzen die den Schaufeln (bzw. Schaufelblättern) zugewandte Plattformoberfläche
in axialer Richtung.
[0004] Als "anströmseitige" Plattformkante wird dabei in dieser Schrift der Rand der Plattform
bezeichnet, den der im Betrieb durch den Ringraum der Strömungsmaschine führende (axiale)
Hauptstrom zuerst passiert, als "abströmseitige" Plattformkante entsprechend der andere
Rand. Die Angaben "stromab" bzw. "stromauf" beziehen sich entsprechend auf die axiale
Hauptstromrichtung und dabei lediglich auf die axiale Position, also ungeachtet einer
möglichen Verschiebung in Umfangsrichtung: Insbesondere ist ein Punkt in dieser Schrift
als "stromab der Anströmkanten" (oder stromab eines anderen Punktes) liegend zu verstehen,
wenn er im Vergleich zu einer direkten Verbindung der Anströmkanten an der Plattformoberfläche
(bzw. im Vergleich zum anderen Punkt) axial in/mit Hauptstromrichtung (also ihr folgend)
versetzt angeordnet ist; Analoges gilt für die Bezeichnung "stromauf" (mit entgegengesetzter
Richtung).
[0005] Der in Richtung des vorgesehenen axialen Hauptstroms gemessene Abstand der Anströmkanten
der Schaufelblätter von ihren Abströmkanten wird (axiale) "Gitterbreite" genannt.
[0006] Die Druckseite einer Schaufel und die Saugseite einer benachbarten Schaufel begrenzen
in Umfangsrichtung jeweils einen sogenannten Schaufelkanal. In radialer Richtung wird
dieser Schaufelkanal innerhalb der Strömungsmaschine durch sogenannte Seitenwände
begrenzt. Diese werden zum einen durch die Plattformen gebildet, zum anderen durch
diesen Plattformen radial gegenüberliegende Abschnitte: Im Falle von Laufschaufeln
ist eine derartige Seitenwand dabei ein radial außen liegender Abschnitt (insbesondere
des Gehäuses), im Falle von Leitschaufeln ein radial innen liegender Abschnitt (insbesondere
einer Rotornabe).
[0007] Eine durch einen Strömungskanal geführte Fluidströmung wird regelmäßig durch die
Oberflächen der Seitenwände beeinflusst. Strömungsschichten, die nahe an diesen Oberflächen
verlaufen, werden dabei aufgrund ihrer geringeren Geschwindigkeit stärker abgelenkt
als von den Seitenwänden fernere Strömungsschichten. So entsteht eine Sekundärströmung,
die einem axialen Hauptstrom überlagert ist und die insbesondere zu Wirbeln und Druckverlusten
führt.
[0008] Zur Verringerung der Sekundärströmungen werden in die Seitenwände häufig Konturierungen
in Form von Erhebungen und/oder Vertiefungen eingebracht.
[0009] Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von derartigen sogenannten "Seitenwandkonturierungen"
bekannt. Exemplarisch seien die Patente bzw. Patentanmeldungen der Anmelderin
EP 2 487 329 B1,
EP 2 787 172 A2, und
EP 2 696 029 B1 genannt. Die letztgenannte Schrift offenbart dabei ein Schaufelgitter mit einer Seitenwandkonturierung,
die eine druckseitige Erhebung und eine saugseitige Vertiefung aufweist, wobei ein
höchster Abschnitt der Erhebung und ein tiefster Abschnitt der Vertiefung in einem
Bereich von 30% bis 60% einer Erstreckung der Schaufelblätter in Axialrichtung liegen
und sich voneinander um maximal 10% in Axialrichtung unterscheiden.
[0010] Die Druckschrift
US 2012/051 900 A1 offenbart ein Leitschaufelgitter mit einer Seitenwandkonturierung, bei der eine Plattformoberfläche
zwischen der Druckseite eines der Schaufelblätter und der Saugseite eines anderen
der Schaufelblätter je eine Erhebung und eine Vertiefung aufweist, die zusammen einen
sich axial erstreckenden, gebogenen Kanal bilden.
[0011] Aus der
US 2006/ 233 641 A1 ist ein Schaufelgitter mit einer Plattform bekannt, deren Oberfläche von den An-
und Abströmkanten der Schaufelblätter jeweils anwachsende Erhebungen aufweist.
[0012] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technik bereitzustellen, mit der
Sekundärströme im Ringraum einer Strömungsmaschine auf vorteilhafte Weise weiter reduziert
werden können.
[0013] Die Aufgabe wird gelöst durch einen Schaufelgittersegment gemäß Anspruch 1, ein Schaufelgitter
nach Anspruch 10, einen Schaufelkanal gemäß Anspruch 11, eine Plattform gemäß Anspruch
12 und eine Strömungsmaschine nach Anspruch 13. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.
[0014] Ein erfindungsgemäßes Schaufelgittersegment für ein Schaufelgitter (z.B. ein Laufschaufelgitter
oder ein Leitschaufelgitter) einer Strömungsmaschine umfasst mindestens zwei (vorzugsweise
im Schaufelgitter benachbarte) Schaufelblätter und eine Plattform. Die Schaufelblätter
weisen jeweils eine An- und eine Abströmkante auf, durch die eine axiale Gitterbreite
definiert wird. Die Plattform (die einen Teil einer radial inneren oder einer radial
äußeren Seitenwand eines Schaufelkanals ausbilden kann) hat eine anströmseitige Plattformkante
sowie eine Plattformoberfläche. Diese weist mindestens eine sich bis zur Druckseite
eines ersten der Schaufelblätter erstreckende Erhebung und mindestens eine sich bis
zur Saugseite des anderen (also des zweiten) der Schaufelblätter erstreckende Vertiefung
auf. Mindestens ein höchster Punkt der mindestens einen Erhebung und mindestens ein
tiefster Punkt der mindestens einen Vertiefung liegen jeweils mindestens 30% und höchstens
60% der axialen Gitterbreite stromab der Anströmkanten der Schaufelblätter. Dabei
reichen die mindestens eine Erhebung und die mindestens eine Vertiefung jeweils bis
an die anströmseitige Plattformkante heran.
[0015] Insbesondere kann ein erfindungsgemäßes Schaufelgittersegment eine oder mehrere Erhebung(en)
bzw. eine oder mehrere Vertiefung(en) jeweils mit den oben und/oder nachfolgend genannten
Eigenschaften haben. Die Angabe "mindestens eine" wird für die Erhebung und die Vertiefung
im folgenden aus Gründen der besseren Lesbarkeit zuweilen weggelassen.
[0016] Als "Erhebung" ist in dieser Schrift eine lokale Ausformung (wie beispielsweise ein
Buckel bzw. Vorsprung) in der Plattformoberfläche zu verstehen, in der sich diese
zur den Schaufelblättern zugewandten Seite hin erstreckt. Als "Vertiefung" ist analog
eine lokale Ausformung in der Plattformoberfläche in die andere Richtung (also zur
von den Schaufelblättern abgewandten Seite hin) zu verstehen (wie z.B. eine Senke
bzw. Nische).
[0017] Den Bezeichnungen "Erhebung" und "Vertiefung" (ebenso wie Begriffen wie "abgesenkt"
oder ähnlichem) liegt hier also eine Orientierung bzw. ein Koordinatensystem zugrunde,
bei der sich die Schaufelblätter und eine Erhebung von der Plattformoberfläche nach
"oben" erstrecken und eine Vertiefung dementsprechend in die entgegengesetzte Richtung
(nach "unten") führt.
[0018] Als höchste bzw. tiefste Punkte werden jeweils die Punkte der Erhebung bzw. Vertiefung
verstanden, in denen sich diese am weitesten in die jeweilige Richtung erstreckt.
Die höchsten bzw. tiefsten Punkte können jeweils einen Flächenabschnitt oder eine
Kurve ausbilden oder singulär sein. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform weist
die Erhebung genau einen höchsten Punkt und/oder weist die Vertiefung genau einen
tiefsten Punkt auf.
[0019] Insbesondere kann die Plattformoberfläche einen (z.B. unkonturierten) Oberflächenabschnitt
umfassen, der sich vorzugsweise bis zur abströmseitigen Plattformkante erstreckt (bzw.
diese umfasst) und der eine Nullfläche in dem Sinne bestimmt, dass eine Erhebung radial
über und eine Vertiefung radial unter der Nullfläche liegt. In Umfangsrichtung hat
der genannte Oberflächenabschnitt vorzugsweise im Wesentlichen dieselbe Krümmung wie
die abströmseitige Plattformkante; insbesondere kann er eben sein, wenn die abströmseitige
Plattformkante gerade ist.
[0020] Die anströmseitige Plattformkante ist vorzugsweise dazu eingerichtet, (mindestens
im Wesentlichen) angrenzend an ein weiteres (separates) Element (z.B. der Nabe oder
des Gehäuses oder eines anderen Schaufelgitters) in der Strömungsmaschine verwendet
zu werden. Sie kann dazu eingerichtet sein, einen Abschnitt einer Wandung eines Spaltes
auszubilden, durch den Kühlungsfluid in den Ringraum der Strömungsmaschine eingeleitet
wird bzw. werden kann. In Umfangsrichtung wird die anströmseitige Plattformkante (die
Abschnitte mehrerer Teile einer mehrteiligen Plattform umfassen kann) vorzugsweise
durch die (Umfangsrichtungs-)Positionen der Anströmkanten der beiden Schaufelblätter
begrenzt; diese Begrenzungen können eine physikalische Ausprägung haben (z.B. indem
die Plattform in Umfangsichtung in ihnen endet) oder lediglich abstrakt zur Definition
der anströmseitigen Plattformkante festgelegt bzw. festzulegen sein.
[0021] In Umfangsrichtung können die mindestens eine Erhebung und die mindestens eine Vertiefung
zumindest in einem Bereich der Plattformoberfläche ineinander übergehen, dort also
lediglich durch eine (auf der Plattformoberfläche liegende) Kurve getrennt sein (die
dann also eine Nullhöhenlinie beschreibt); kann eine Umgebung der Kurve mathematisch
als Graph einer total differenzierbaren Funktion beschrieben werden, sind also deren
Richtungsableitungen in Umfangsrichtung in allen Punkten der Kurve von Null verschieden.
Die Kurve kann sich von der anströmseitigen Plattformkante aus erstrecken, an diese
also heranreichen. In axialer Richtung hat die Kurve vorzugsweise eine Ausdehnung
von mindestens 20%, mindestens 30% oder sogar mindestens 50% der axialen Gitterbreite.
[0022] Alternativ oder zusätzlich können die mindestens eine Erhebung und die mindestens
eine Vertiefung zumindest in einem Abschnitt der Plattformoberfläche durch eine unkonturierte
Teilfläche der Plattformoberfläche getrennt sein, welche die Erhebung und die Vertiefung
in dem Abschnitt in Umfangsrichtung voneinander trennt (und dann also eine Nullfläche
beschreibt).
[0023] Ein erfindungsgemäßes Schaufelgittersegment kann einteilig oder zusammengesetzt sein.
Insbesondere kann die Plattform einteilig sein oder zwei oder mehr Teile umfassen,
von denen jeweils eines der Schaufelblätter absteht, oder die Plattform kann als separates
Bauteil ausgebildet sein, das zwischen den Schaufelblättern angeordnet ist oder werden
kann. Entsprechend ist eine erfindungsgemäße Plattform dazu eingerichtet, in Umfangsrichtung
an jeder Seite an ein Schaufelblatt anzugrenzen und mit den Schaufelblättern (von
denen keines, eines oder beide fest an die Plattform angeformt sein kann) zusammen
ein erfindungsgemäßes Schaufelgittersegment gemäß einer der in dieser Schrift offenbarten
Ausführungsformen auszubilden.
[0024] Ein erfindungsgemäßes Schaufelgitter umfasst mindestens ein erfindungsgemäßes Schaufelgittersegment
gemäß einer der in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen. Eine erfindungsgemäße
Strömungsmaschine umfasst ein oder mehrere erfindungsgemäße(s) Schaufelgitter.
[0025] Ein erfindungsgemäßer Schaufelkanal führt durch ein erfindungsgemäßes Schaufelgittersegment
gemäß einer der in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen, ist also durch ein
derartiges Schaufelgittersegment sowie eine dessen Plattform gegenüberliegende (der
Plattformoberfläche zugewandte) Seitenwand begrenzt. Insbesondere ist der Schaufelkanal
in Umfangsrichtung durch die Druckseite eines der Schaufelblätter des Schaufelgittersegments
und durch die dieser gegenüberliegende Saugseite des (benachbarten) anderen der Schaufelblätter
begrenzt.
[0026] Ein erfindungsgemäßes Schaufelgittersegment, ein erfindungsgemäßes Schaufelgitter,
ein erfindungsgemäßer Schaufelkanal, eine erfindungsgemäße Plattform und eine erfindungsgemäße
Strömungsmaschine beeinflussen durch die erfindungsgemäße Geometrie der Plattformoberfläche
das statische Druckfeld an der Plattformoberfläche und auf die Schaufeln im Randbereich.
Dadurch wird jeweils eine Reduktion der Sekundärströmung, insbesondere von Wirbeln
im Schaufelkanal ermöglicht. So können Verluste verringert und die Zuströmung in ein
ggf. stromab liegendes weiteres Schaufelgitter verbessert werden.
[0027] Das Schaufelgittersegment bzw. das Schaufelgitter bzw. der Strömungskanal bzw. die
Plattform können insbesondere Teil einer Niederdruckturbine bzw. dazu eingerichtet
sein, in einer Niederdruckturbine eingebaut bzw. verwendet zu werden. Die Schaufelblätter
können jeweils Leit- oder Laufschaufelblätter sein. Die Plattform kann dazu eingerichtet
sein, einen Schaufelkanal durch das Schaufelgittersegment nach radial innen oder nach
radial außen zu begrenzen.
[0028] Das erste Schaufelblatt kann insbesondere mindestens teilweise auf der Erhebung fußen,
und/oder das zweite Schaufelblatt kann mindestens teilweise in der Vertiefung fußen.
[0029] Vorteilhaft ist eine Ausführungsvariante, bei welcher der mindestens eine höchste
Punkt der Erhebung auf einer Grenzlinie zwischen dem ersten Schaufelblatt (bzw. dessen
Druckseite) und der Plattformoberfläche liegt. In einer Umgebung eines solchen höchsten
Punktes kann die Plattformoberfläche konvex oder konkav geformt sein.
[0030] Analog kann (ggf. zusätzlich) der tiefste Punkt der Vertiefung auf einer Grenzlinie
zwischen dem zweiten Schaufelblatt (bzw. dessen Saugseite) und der Plattformoberfläche
liegen. In einer Umgebung eines solchen tiefsten Punktes kann die Plattformoberfläche
konvex oder konkav geformt sein.
[0031] Als vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erwiesen,
bei der sich die jeweiligen axialen Positionen des mindestens einen höchsten Punktes
der Erhebung und des mindestens einen tiefsten Punktes der Vertiefung um höchstens
10% der axialen Gitterbreite voneinander unterscheiden. Die höchsten bzw. tiefsten
Punkte liegen dabei also in einem Oberflächenstreifen der Plattform zwischen den Schaufelblättern,
dessen an- und abströmseitigen Begrenzungen in Umfangsrichtung verlaufen und der in
axialer Richtung eine Breite von 10% der Gitterbreite hat. Gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung wird ein derartiger Oberflächenstreifen in axialer Richtung von einer
Kurve durchkreuzt, in der die mindestens eine Erhebung und die mindestens eine Vertiefung
wie oben beschrieben ineinander übergehen.
[0032] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der mindestens
eine höchste Punkt der Erhebung stromab des mindestens einen tiefsten Punktes der
Vertiefung angeordnet.
[0033] Die anströmseitige Plattformkante kann die mindestens eine Erhebung und/oder die
mindestens eine Vertiefung erfassen. Die Erhebung bzw. die Vertiefung kann also in
die anströmseitige Plattformkante hineinlaufen, so dass diese selbst (als eindimensionale
Kurve betrachtet) eine Kontur aufweist, vorzugsweise geschwungen verläuft. Insbesondere
kann die anströmseitige Plattformkante ein Maximum (eine Anhöhe) im Bereich der Erhebung
(bzw. eines Ausläufers der Erhebung) und/oder ein Minimum (eine Senke) im Bereich
der Vertiefung (bzw. eines Ausläufers der Vertiefung) aufweisen; die Bezeichnungen
"Maximum" und "Minimum" sind dabei analog zu den Begriffen "Erhebung" bzw. "Vertiefung"
zu verstehen.
[0034] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Plattformoberfläche
außer der genannten mindestens einen Erhebung wenigstens eine weitere Erhebung auf,
die sich zur Saugseite des anderen (zweiten) der Schaufelblätter hin erstreckt. Vorzugweise
ist weitere Erhebung stromauf der mindestens einen Vertiefung angeordnet. Ein höchster
Punkt der mindestens einen weiteren Erhebung liegt bevorzugtermaßen höchstens 15%
oder sogar höchstens 10% der axialen Gitterbreite stromab der Anströmkanten der Schaufelblätter.
[0035] Analog zur mindestens einen Erhebung (siehe oben) kann die weitere Erhebung in Umfangsrichtung
zumindest in einem Bereich der Plattformoberfläche in die mindestens eine Vertiefung
übergehen, dort also lediglich durch eine (auf der Plattformoberfläche liegende) Linie
getrennt sein (die dann also eine Nullhöhenlinie beschreibt); kann eine Umgebung der
Kurve mathematisch als Graph einer total differenzierbaren Funktion beschrieben werden,
sind also deren Richtungsableitungen in Umfangsrichtung in allen Punkten der Linie
von Null verschieden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die weitere Erhebung
vollständig in Umfangsrichtung durch eine solche Linie von der mindestens einen Vertiefung
abgetrennt. Die Linie kann sich von der anströmseitigen Plattformkante aus erstrecken,
und/oder mindestens eines der Enden oder beide Enden der Linie können an die Saugseite
des zweiten Schaufelblattes heranreichen.
[0036] Das zweite Schaufelblatt kann teilweise auf der weiteren Erhebung fußen. Als vorteilhaft
hat sich eine Ausführungsform erwiesen, bei der die weitere Erhebung ihre(n) höchsten
Punkt(e) auf einer Grenzlinie zwischen dem zweiten Schaufelblatt (bzw. dessen Saugseite)
und der Plattformoberfläche hat. In einer Umgebung dieses Punkt bzw. dieser Punkten
kann die Plattformoberfläche konvex oder konkav geformt sein.
[0037] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen
näher erläutert. Es versteht sich, dass einzelne Elemente und Komponenten auch anders
kombiniert werden können als dargestellt. Bezugszeichen für einander entsprechende
Elemente sind figurenübergreifend verwendet und werden ggf. nicht für jede Figur neu
beschrieben.
[0038] Es zeigen schematisch:
- Figur 1:
- ein Schaufelgittersegment einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
in Draufsicht; und
- Figur 2:
- ein Schaufelgittersegment einer alternativen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung in Draufsicht.
[0039] In Figur 1 ist in Draufsicht (mit radialer Blickrichtung) schematisch eine exemplarische,
abgewickelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaufelgittersegments 1 dargestellt.
Es umfasst Schaufelblätter 20, 30, die jeweils eine Druckseite und eine Saugseite
aufweisen, sowie eine erfindungsgemäße Plattform 10 mit einer (bezogen auf die vorgesehene
Hauptstromrichtung X) anströmseitigen Plattformkante 10a und einer abströmseitigen
Plattformkante 10b. Die Plattform kann einteilig oder beispielsweise zweiteilig ausgebildet
sein (nicht dargestellt), insbesondere kann sie zwei Teile umfassen, von denen jeweils
eines der Schaufelblätter 20, 30 absteht.
[0040] Die Schaufelblätter 20, 30 definieren durch den in der axialen Hauptstromrichtung
X gemessenen Abstand ihrer Anströmkanten 23, 33 von ihren Abströmkanten 24, 34 an
der Plattformoberfläche eine axiale Gitterbreite g.
[0041] Die Plattformoberfläche weist eine sich bis zur Druckseite 21 des einen (ersten)
Schaufelblatts 20 erstreckende, in der Figur 1 durch Höhenlinien verdeutlichte Erhebung
11 mit einem höchsten Punkt 12 auf. Wie aus den Höhenlinien ersichtlich ist, fußt
das Schaufelblatt 20 teilweise (nämlich in seinem vorderen Bereich) auf der Erhebung
11.
[0042] Darüber hinaus hat die Plattformoberfläche eine sich bis zur Saugseite 31 des anderen
(zweiten) Schaufelblatts 30 erstreckende, in der Figur 1 wiederum durch Höhenlinien
verdeutlichte Vertiefung 13 mit einem tiefsten Punkt 14. Wie wiederum aus den Höhenlinien
ersichtlich ist, fußt das Schaufelblatt 30 teilweise (nämlich in seinem vorderen Bereich)
in der Vertiefung 13.
[0043] Dabei liegen der höchste Punkt 12 und der tiefste Punkt 14 in einem Zwischenstreifen
Z der Plattformoberfläche. In der gezeigten Draufsicht (tatsächlich also in der Projektion
in radialer Richtung auf die Plattformoberfläche) verlaufen die anströmseitige und
die abströmseitige Begrenzung des Zwischenstreifens Z jeweils parallel zur anströmseitigen
Plattformkante 10a. Die anströmseitige Begrenzung des Zwischenstreifens liegt um einen
Abstand a und die abströmseitige Begrenzung um einen Abstand b stromab der Anströmkanten
23, 33 der Schaufelblätter 20, 30; dabei gilt a=0,3g und b=0,6g. Alle Punkte im Zwischenstreifen
Z (und insbesondere der höchste Punkt 12 der Erhebung und der tiefste Punkt 14 der
Vertiefung) liegen damit mindestens 30% und höchstens 60% der axialen Gitterbreite
stromab der Anströmkanten der Schaufelblätter.
[0044] Wie durch die Höhenlinien in der Figur gekennzeichnet ist, erstrecken sich sowohl
die Erhebung 11 als auch die Vertiefung 13 bis an die anströmseitige Plattformkante
10a.
[0045] Der höchste Punkt 12 der Erhebung 11 hat eine axiale Position 12a, und der tiefste
Punkt 14 der Vertiefung hat analog eine axiale Position 14a. In axialer Richtung haben
diese Positionen 12a, 14a einen Abstand d voneinander; gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
gilt d ≤ 0,1g, so dass sich also die genannten axialen Positionen in axialer Richtung
um höchstens 10% der axialen Gitterbreite g voneinander unterscheiden.
[0046] Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform eines abgewickelten erfindungsgemäßen
Schaufelgittersegments 1' in Draufsicht (mit radialer Blickrichtung). Es umfasst wie
das in Figur 1 gezeigte Schaufelgittersegment 1 Schaufelblätter 20, 30 und eine erfindungsgemäße
Plattform 10 mit einer Plattformoberfläche und einer (bezogen auf die vorgesehene,
axiale Hauptstromrichtung X) anströmseitigen Plattformkante 10a und einer abströmseitige
Plattformkante 10b.
[0047] Wie das in Figur 1 gezeigte Schaufelgittersegment 1 hat auch die Plattformoberfläche
des in Figur 2 dargestellten Schaufelgittersegments 1' eine sich bis zur Druckseite
21 des einen (ersten) Schaufelblatts 20 erstreckende Erhebung 11' mit einem höchsten
Punkt 12' und eine sich bis zur Saugseite 31 des anderen (zweiten) Schaufelblatts
30 erstreckende Vertiefung 13' mit einem tiefsten Punkt 14'. Der höchste Punkt 12'
der Erhebung und der tiefste Punkt 14' der Vertiefung liegen beide im Zwischenstreifen
Z, der wie oben beschrieben durch die Abstände a, b definiert ist, sind also jeweils
mindestens 30% und höchstens 60% der axialen Gitterbreite g stromab der Anströmkanten
23, 33 der Schaufelblätter 20, 30 angeordnet.
[0048] Im in der Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erfasst die anströmseitige Plattformkante
10a in einem Abschnitt 11'a die Erhebung 11'. Die anströmseitige Plattformkante 10a
weist daher ebenfalls eine (in der Figur 2 nicht dargestellte) Kontur auf, indem sie
(als Graph einer eindimensionalen Funktion) im Bereich 11' a ein lokales Maximum hat.
[0049] Das Schaufelgittersegment 1' hat zudem eine weitere Erhebung 15', die sich bis zur
Saugseite 32 des zweiten Schaufelblatts 30 erstreckt. Die weitere Erhebung 15' ist
dabei stromauf der Vertiefung 13' angeordnet.
[0050] Offenbart ist ein Schaufelgittersegment 1, 1' eines Schaufelgitters einer Strömungsmaschine,
das mindestens zwei eine axiale Gitterbreite g bestimmende Schaufelblätter 20, 30
und eine Plattform 10 mit einer Plattformoberfläche sowie einer anströmseitigen Plattformkante
10a umfasst. Die Plattformoberfläche weist eine sich bis zur Druckseite 21 eines ersten
der Schaufelblätter 20 erstreckende Erhebung 11, 11' und eine sich bis zur Saugseite
32 des anderen der Schaufelblätter 30 erstreckende Vertiefung 13, 13' auf. Mindestens
ein höchster Punkt 12, 12' der Erhebung 11, 11' und mindestens ein tiefster Punkt
14, 14' der Vertiefung 13, 13' liegen jeweils wenigstens 30% und höchstens 60% der
axialen Gitterbreite g stromab der Anströmkanten 23, 33 der Schaufelblätter 20, 30.
Dabei reichen die Erhebung 11, 11' und die Vertiefung 13, 13' jeweils bis an die anströmseitige
Plattformkante 10a heran.
[0051] Offenbart sind ferner eine Schaufelgitter, eine Plattform für ein Schaufelgittersegment,
ein Schaufelkanal und eine Strömungsmaschine.
Bezugszeichen
[0052]
- 1, 1'
- Schaufelgittersegment
- 10
- Plattform
- 10a
- anströmseitige Plattformkante
- 10b
- abströmseitige Plattformkante
- 11, 11'
- Erhebung
- 11'a
- Plattformkantenabschnitt der anströmseitigen Plattformkante 10a, in dem diese die
Erhebung 11' erfasst
- 12, 12'
- höchster Punkt der Erhebung
- 12a
- axiale Position des höchsten Punktes 12 der Erhebung
- 13, 13'
- Vertiefung
- 14, 14'
- tiefster Punkt der Vertiefung
- 14a
- axiale Position des tiefsten Punktes 14 der Vertiefung
- 15'
- weitere Erhebung
- 20, 30
- Schaufelblatt
- 21
- Druckseite des ersten Schaufelblatts 20
- 23, 33
- Anströmkante
- 24, 34
- Abströmkante
- 32
- Saugseite des zweiten Schaufelblatts 30
- a
- axialer Abstand von Anströmkanten 23, 33 und anströmseitiger Begrenzung des Zwischenstreifens
Z
- b
- axialer Abstand von Anströmkanten 23, 33 und abströmseitiger Begrenzung des Zwischenstreifens
Z
- d
- axialer Abstand der axialen Positionen 12a und 14a voneinander
- g
- axiale Gitterbreite
- U
- Umfangsrichtung
- X
- vorgesehene axiale Hauptstromrichtung
- Z
- Zwischenstreifen
1. Schaufelgittersegment (1, 1') eines Schaufelgitters einer Strömungsmaschine, wobei
das Schaufelgittersegment mindestens zwei jeweils durch ihre An- und Abströmkanten
(23, 33, 24, 34) eine axiale Gitterbreite (g) bestimmende Schaufelblätter (20, 30)
sowie eine Plattform (10) umfasst, die eine Plattformoberfläche sowie eine anströmseitige
Plattformkante (10a) aufweist,
wobei die Plattformoberfläche eine sich bis zur Druckseite (21) eines ersten der Schaufelblätter
(20) erstreckende Erhebung (11, 11') und eine sich bis zur Saugseite (32) des anderen
der Schaufelblätter (30) erstreckende Vertiefung (13, 13') aufweist,
wobei mindestens ein höchster Punkt (12, 12') der Erhebung (11, 11') und mindestens
ein tiefster Punkt (14, 14') der Vertiefung (13, 13') jeweils wenigstens 30% und höchstens
60% der axialen Gitterbreite (g) stromab der Anströmkanten (23, 33) der Schaufelblätter
(20, 30) liegen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Erhebung (11, 11') und die Vertiefung (13, 13') jeweils bis an die anströmseitige
Plattformkante (10a) heranreichen.
2. Schaufelgittersegment (1, 1') gemäß Anspruch 1, wobei sich axiale Positionen (12a,
14a) des mindestens einen höchsten Punktes (12, 12') der Erhebung (11, 11') und des
mindestens einen tiefsten Punktes (14, 14') der Vertiefung um höchstens 10% der axialen
Gitterbreite (g) voneinander unterscheiden.
3. Schaufelgittersegment (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der mindestens
eine höchste Punkt (12) der Erhebung (11) stromab des mindestens einen tiefsten Punktes
(14) der Vertiefung (12) angeordnet ist.
4. Schaufelgittersegment (1, 1') gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
anströmseitige Plattformkante (10a) die Erhebung (11') und/oder die Vertiefung erfasst.
5. Schaufelgittersegment (1') gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Plattformoberfläche
zudem eine weitere Erhebung (15') aufweist, die sich bis zur Saugseite (32) des anderen
der Schaufelblätter (30) erstreckt.
6. Schaufelgittersegment (1') gemäß Anspruch 5, wobei die weitere Erhebung (15') stromauf
der Vertiefung (13') angeordnet ist.
7. Schaufelgittersegment (1') gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei ein höchster Punkt der weiteren
Erhebung höchstens 15% oder sogar höchstens 10% der axialen Gitterbreite stromab der
Anströmkanten der Schaufelblätter liegt.
8. Schaufelgittersegment (1') gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die weitere Erhebung
(15') mindestens einen höchsten Punkt hat, der auf einer Grenzlinie der Plattformoberfläche
zur Saugseite (32) des anderen der Schaufelblätter liegt.
9. Schaufelgittersegment (1, 1') gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das
Schaufelgitter ein Leitschaufelgitter oder ein Laufschaufelgitter ist.
10. Schaufelgitter für eine Strömungsmaschine, das mindestens ein Schaufelgittersegment
(1, 1') nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.
11. Schaufelkanal einer Strömungsmaschine, der durch ein Schaufelgittersegment (1, 1')
nach einem Ansprüche 1 bis 10 sowie durch eine der Plattform (10) des Schaufelgittersegments
gegenüberliegende Seitenwand begrenzt ist.
12. Plattform (10) für ein Schaufelgittersegment (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis
10, wobei die Plattform dazu eingerichtet ist, in Umfangsrichtung (U) an die mindestens
zwei Schaufelblätter (20, 30) anzugrenzen.
13. Strömungsmaschine mit mindestens einem Schaufelgitter gemäß Anspruch 10.