(19)
(11) EP 1 515 000 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
16.03.2005  Patentblatt  2005/11

(21) Anmeldenummer: 03103323.6

(22) Anmeldetag:  09.09.2003
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)7F01D 5/22, F01D 11/08, F01D 11/02
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
AL LT LV MK

(71) Anmelder: ALSTOM Technology Ltd
5400 Baden (CH)

(72) Erfinder:
  • Greim, Ralf, Dr.
    5413, Birmenstorf (CH)
  • Havakechian, Said, Dr.
    5400, Baden (CH)
  • Pfau, Axel, Dr.
    8051 Zürich (CH)

 
Bemerkungen:
Ein Antrag gemäss Regel 88 EPÜ auf Berichtigung der Seiten der Beschreibung liegt vor. Über diesen Antrag wird im Laufe des Verfahrens vor der Prüfungsabteilung eine Entscheidung getroffen werden (Richtlinien für die Prüfung im EPA, A-V, 3.).
 


(54) Beschaufelung einer Turbomaschine mit konturierten Deckbändern


(57) Eine Turbomaschine weist an ihrem Innengehäuse (5) sowie an ihrer Welle Aussparungen auf, in welche Deckbänder von Laufschaufeln bzw. von Leitschaufeln (2a) hineinragen. Die Aussparungen sind mit wellenförmigen Konturierungen (10) ausgebildet, die sich über ihren Umfang erstreckt. Die Konturierung (10) erstreckt sich über axial verlaufende Bereiche der Aussparung und besteht aus periodischen Erhebungen und Vertiefungen (14,15) in radialer Richtung. Sie sind auch an den radial verlaufenden Bereichen der Aussparung sowie an den Deckbändern realisierbar. Die wellenförmigen Konturierungen dienen dazu, bestehenden Druckfeldern entgegenzuwirken und Leistungsverluste aufgrund von Mischvorgängen zwischen Leckage- und Hauptströmung zu verringern.




Beschreibung

Technisches Gebiet



[0001] Die Erfindung betrifft eine Turbomaschine, deren Beschaufelung Deckbänder aufweist, und insbesondere Kavitäten, in welche die Deckbänder hineinragen.

Stand der Technik



[0002] In Turbomaschinen ist die Beschaufelung zwecks Eindämmung von Schwingungen mit Deckbändern versehen, die ringförmig sämtliche Schaufelspitzen einer Schaufelreihe verbinden. Sie werden sowohl bei Laufschaufeln als auch bei Leitschaufeln angewendet. Um eine Leckageströmung, die an den Deckbändern vorbeiströmt möglichst klein zu halten, sind im Maschinen-Innengehäuse sowie in der Welle Aussparungen oder Kavitäten gebildet, in welche die Deckbänder der Laufschaufeln bzw. der Leitschaufeln hineinragen. Die Leckageströmung wird weiter durch Labyrinthdichtungen in den Kavitäten begrenzt. Solche Labyrinthdichtungen sind zum Beispiel in Figur 1 dieser Anmeldung dargestellt ist. Sie zeigt einen Ausschnitt einer Turbomaschine, insbesondere von einer Laufschaufel 1 und ihr benachbarten Leitschaufeln 2a, 2b. Die Laufschaufel 1 ist mit einem Deckband 3 versehen, das in eine Aussparung oder Kavität 4 des Innengehäuses 5 der Maschine hineinragt. Ein entsprechendes Deckband einer Leitschaufel ragt in eine ähnliche Aussparung in der Welle. Zwecks Eindämmung von Leckageströmungen, die mit einem Pfeil 6 angedeutet sind und ausserhalb der Haupt- oder Arbeitsströmung 7 zwischen Deckband 3 der Laufschaufel 1 und Innengehäuse hindurchströmt, ist in der Kavität 4 eine Labyrinthdichtung angeordnet. Diese Dichtung besteht in erster Linie aus mehreren Dichtstreifen 8, die sich von der Wand des Innengehäuses radial einwärts zum Deckband hin erstrecken. Zusätzlich ist beispielsweise das Deckband 3 mit Stufen in radialer Richtung ausgestaltet, wobei das Deckband über seinen Umfang eine konstante Form aufweist. Die Leckageströmung 6 strömt über einen Eintrittsbereich in die Kavität 4, zwischen den Dichtstreifen und dem Deckband hindurch und über einen Austrittsbereich zurück zur Hauptströmung 7 der Turbomaschine. In den Ein- sowie Austrittsbereichen ergeben sich Mischungsvorgänge zwischen Leckageströmung und Hauptströmung, welche unter anderem die Haupt- und Arbeitsströmung stören und Leistungsverluste verursachen.

[0003] US 4,662,820 von Sasada et al. offenbart eine Labyrinthdichtung mit einem stufenweisen ausgestalteten Deckband und mehreren Dichtstreifen. Die Kavität, in die das Deckband hineinragt, ist durch Einsätze 12, 12a oder Formgebungen 15,15b der Innengehäusewand ausgebildet. Die Kavität besitzt dadurch in axialer und/oder radialer Richtung eine sich verändernde Form, wobei ihre Formgebung in Umfangsrichtung konstant ist. Die Einsätze dienen dazu, den Raum zu verkleinern, durch den ein Leckagestrom strömen kann und dabei die Leistung der Maschine zu steigern.

Darstellung der Erfindung



[0004] Es ist der vorliegenden Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Turbomaschine zu schaffen, bei der die Leistungsverluste aufgrund von Mischungsvorgängen zwischen Leckage- und Hauptströmung verringert sind.
Eine Turbomaschine weist Laufschaufeln und Leitschaufeln auf, die jeweils in Schaufelreihen an einer Welle bzw. einem Innengehäuse befestigt sind, wobei mindestens eine Laufschaufelreihe sowie mindestens eine Leitschaufelreihe jeweils mit einem Deckband versehen ist. Das Innengehäuse und die Welle weisen Kavitäten auf, in welche die Deckbänder hineinragen. Erfindungsgemäss weisen die Kavitäten, die Deckbänder oder sowohl die Kavitäten als auch die Deckbänder eine Konturierung oder ein sich veränderndes Profil in der Umfangsrichtung auf.
Die Konturierung besteht aus sich periodisch wiederholenden Erhebungen und Vertiefungen, die also über den Umfang gleichmässig verteilt und jeweils von gleichem Ausmass sind. Die Konturierung besitzt dabei eine Wellenlänge, das heisst einen Profilabsschnitt, der sich in Umfangsrichtung mehrfach wiederholt. Diese Wellenlänge ist im Fall der Konturierung der Kavität gleich einem Bruchteil der Umfangslänge der Kavitätswand, das heisst der Umfangslänge entweder entlang der Innengehäusewand oder der Welle. Im Fall der Konturierung eines Deckbandes ist die Wellenlänge gleich einem Bruchteil der Umfangslänge dieses Deckbandes. Genauer entspricht die Wellenlänge jeweils der Umfangslänge der Kavitätswand bzw. des Deckbands dividiert durch die einfache Schaufelanzahl oder durch ein ganzzahliges Vielfaches der Schaufelanzahl in der Schaufelreihe, welche der Kavität benachbart ist bzw. die dem Deckband zugehörig ist.

[0005] Eine erfingundsgemässe Konturierung bewirkt ein Druckfeld, das stationären und instationären Druckfeldern entgegenwirkt, welche sonst die Verluste generieren würden. Es handelt sich hier um Druckfelder, die durch die Präsenz der Schaufeln zusammen mit dem Fehlen von Schaufeln zwischen den Schaufelreihen entstehen, indem an den Schaufelvorderkanten und Schaufelhinterkanten Staupunkte erzeugt werden. Diese Druckfelder wirken nicht nur im Hauptströmungsfeld, sondern auch im Bereich des Labyrinths beim Schaufeldeckband und insbesondere im Bereich des Leckageströmungseintritts in der Kavität und des Leckageströmungsaustritts aus der Kavität. Durch die Wechselwirkung dieser Druckfelder entsteht ein Austausch zwischen der Haupt- und Leckageströmung, wobei in den Labyrinthkavitäten in Umfangsrichtung Strömungen in Richtung des Labyrinths sowie Strömungen in Richtung der Hauptströmung bewirkt werden. Diese Strömungen führen zu Mischungsvorgängen, welche Leistungsverluste generieren.
Das neue, durch die Konturierung einer Kavitätswand oder eines Deckbandes bewirkte Druckfeld gleicht in Umfangsrichtung die Druckfelder jener Schaufelreihe aus, die der Kavität stromauf oder stromab am nächsten benachbart ist. Das Druckfeld, das durch die Konturierung eines Deckbands erzeugt wird, gleicht in Umfangsrichtung die Druckfelder jener Schaufelreihe aus, die dem Deckband zugehört. Dadurch werden die Mischvorgänge zwischen der Haupt- und Leckageströmung verringert und somit auch die durch die Mischvorgänge bedingten Reibungs- und Mischungsverluste vermindert.
Um diese Wirkung optimal zu erzielen sind die Erhebungen bzw. die Vertiefungen der jeweiligen Kavitätswand und /oder des Deckbands so positioniert, dass die Maxima jener Druckfelder, die durch die benachbarten Schaufelreihen erzeugt werden, abgeschwächt und die Druckminima zwischen den Schaufelreihen durch erhöhten Druck ausgeglichen werden.

[0006] Bei den Kavitäten handelt es sich sowohl um Kavitäten am Innengehäuse, in welche die Deckbänder der Leitschaufeln hineinragen, als auch um Kavitäten an der Welle, in welche die Deckbänder der Laufschaufeln hineinragen. Die Druckverhältnisse sind in beiden Fällen vergleichbar.

[0007] Die Wellenlängen der Konturierungen sind auf die Druckfelder abgestimmt, welche sie ausgleichen. Konkreter sind ihre Wellenlängen entsprechend der Anzahl Schaufeln in einer Schaufel reihe bestimmt. Im Fall einer Konturierung einer Kavitätswand besitzt diese eine Wellenlänge gleich der Umfangslänge der Kavität dividiert durch die Anzahl Schaufeln oder durch ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl Schaufeln in der Schaufelreihe, die der Konturierung stromauf oder stromab am nächsten ist. Im Fall einer Konturierung eines Deckbands besitzt sie eine Wellenlänge gleich der Umfangslänge der Kavität dividiert durch die Anzahl Schaufeln oder durch ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl Schaufeln in der Schaufelreihe, die dem Deckband zugehört.

[0008] In einer ersten bevorzugten Ausführung der Erfindung befindet sich die Konturierung an den axial verlaufenden Wänden einer Kavität, wobei sich die Erhebungen und Vertiefungen der Konturierung in radialer Richtung erstrecken, das heisst radial einwärts oder radial auswärts. Im Fall einer Deckbandkavität im Bereich einer Laufschaufel ist die Konturierung als Erhebungen und Vertiefungen an der Innengehäusewand zu verstehen; im Fall einer Deckbandkavität im Bereich einer Leitschaufel ist sie als Erhebungen und Vertiefungen an der Welle zu verstehen. Die Konturierung erstreckt sich über den Eintrittsbereich oder über den Austrittsbereich der Kavität oder auch über beide Bereiche. Der Eintrittsbereich ist der Bereich der Aussparung in Strömungsrichtung bis zum ersten Dichtungsstreifen, der Austrittsbereich ist der Bereich der Aussparung ab dem letzten Dichtstreifen in Strömungsrichtung. Eine Konturierung im Eintrittsbereich und/oder dem Austrittsbereich ist bevorzugt, wobei in anderen Teilen der Kavität oder in der gesamten Kavität eine Konturierung auch realisierbar ist. Eine Konturierung im Eintrittsbereich der Kavität besitzt eine Wellenlänge, die auf die Anzahl der Schaufeln in der stromauf benachbart liegenden Schaufelreihe abgestimmt ist. Eine Konturierung im Austrittsbereich der Kavität besitzt eine Wellenlänge, die auf die Anzahl der Schaufeln in der stromab benachbart liegenden Schaufelreihe abgestimmt ist.

[0009] In einer zweiten bevorzugten Ausführung der Erfindung befindet sich die Konturierung an den radial verlaufenden Wände einer Kavität, wobei sich die Erhebungen und Vertiefungen der Kontur in axialer Richtung erstrecken, das heisst in Richtung oder Gegenrichtung der Hauptströmung. Die Wellenlängen dieser Konturierungen sind analog der ersten Ausführung der Erfindung bestimmt. Das heisst, die Kontur im Eintrittsbereich besitzt eine Wellenlänge, die auf die Anzahl der Schaufeln in der stromauf benachbart liegenden Schaufelreihe abgestimmt ist, und eine Kontur im Austrittsbereich der Kavität besitzt eine Wellenlänge, die auf die Anzahl der Schaufeln in der stromab benachbart liegenden Schaufelreihe abgestimmt ist.

[0010] In einer dritten Ausführung sind die Deckbänder konturiert, wobei sich die Erhebungen und Vertiefungen in radialer Richtung ein- und auswärts erstrecken. Hier sind sowohl stationäre als auch rotierende Teile mit einer erfindungsgemässen Kontur versehen. Diese Konturierung des Deckbands bewirkt einen Ausgleich zusätzlich auch jener Druckfelder, die durch die Schaufelreihe erzeugt werden, der das Deckband zugehört. Entsprechend ist die Wellenlänge einer solchen Konturierung auf die Anzahl Schaufeln in dieser Schaufelreihe abgestimmt.

[0011] In einer vierten Ausführung der Erfindung sind die Deckbandseitenwände oder - stirnwände konturiert, wobei die Erhebungen und Vertiefungen sich in axialer Richtung erstrecken, das heisst in Richtung der Hauptströmung oder in der Gegenrichtung. Wiederum sind sowohl stationäre als auch rotierende Teile mit einer erfindungsgemässen Kontur versehen. Die Wellenlängen der Konturierungen sind wiederum auf die Druckfelder abgestimmt, welche sie ausgleichen, und sind auf die Anzahl Schaufeln jener Reihe abgestimmt, der das Deckband zugehört.

[0012] Varianten der Erfindung weisen beliebige Kombinationen der erwähnten vier Ausführungen auf, durch die der Effekt des Druckausgleichs weiter erhöht wird.

[0013] Eine Konturierung besitzt eine beliebige, sich periodisch wiederholende Form, die einen Druckgradienten generiert. Eine bevorzugte Form ist eine Wellenform, wie zum Beispiel einer Sinusform. Weitere mögliche Formen sind Stufenformen wie Kastenformen, Dreiecksformen, Sägezahn oder sägezahn-ähnliche Formen.

[0014] Die Amplitude der Konturierung, das heisst das maximale Ausmass der Erhebungen und Vertiefungen ausgehend von einer Mittellinie zwischen den Extrempunkten der Kontur, ist so gewählt, dass die Krümmung der Kontur genügend ausgeprägt ist, um entsprechend starke Druckgradienten zu erzeugen, welche die Druckfelder auszugleichen vermögen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen



[0015] Es zeigen

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Turbomaschine entlang ihrer Welle gemäss dem Stand der Technik, insbesondere einer Kavität für das Deckband einer Laufschaufel,

Figur 2a einen Längsschnitt einer Turbomaschine entlang ihrer Welle, insbesondere einer Kavität für das Deckband einer Laufschaufel gemäss der ersten Ausführung der Erfindung mit einer Konturierung in Umfangrichtung der Kavitätswände sowie des Deckbands mit Erhebungen in radialer Richtung,

Figur 2b eine axiale Querschnittsansicht der Kavität von Figur 2a, welche eine wellenförmige Kontur mit Erhebungen und Vertiefungen in radialer Richtung darstellt sowie auch die Positionierung der Erhebungen bezüglich der Schaufelposition

Figur 3a einen Längsschnitt einer Turbomaschine entlang ihrer Welle , insbesondere einer Kavität für das Deckband einer Laufschaufel gemäss der zweiten Ausführung der Erfindung mit einer Konturierung der Kavitätswände und des Deckbands in Umfangsrichtung mit Erhebungen in axialer Richtung,

Figur 3b eine Ansicht der Deckbandkavität von Figur 3a von oben und auf eine Fläche projiziert mit Erhebungen und Vertiefungen in axialer Richtung,

Figur 4 eine Ansicht einer Deckbandkavität von oben und auf eine Fläche projiziert mit Erhebungen und Vertiefungen in axialer Richtung und mit einem abgerundeten Sägezahnprofil.


Ausführung der Erfindung



[0016] Figur 2a zeigt den gleichen Ausschnitt einer Turbomaschine wie in Figur 1. Erfindungsgemäss weist hier die Kavität 4 Konturierungen 10 und 11 and den Kavitätswänden gemäss der ersten Ausführung der Erfindung auf. Sie befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel im Eintrittsbereich 12 und Austrittsbereich 13 der Kavität 4. Die Ansicht zeigt einen Schnitt durch die Konturierung auf der Höhe ihrer Erhebungen. Die Konturierung ist in der hier gezeigten Ausführung im Eintrittsbereich gleich der Konturierung im Austrittsbereich der Kavität. In weiteren Ausführungen können sich die Konturierungen im Eintrittsbereich von denen im Austrittsbereich unterscheiden. Dies kann zum Beispiel bei geneigten Kanalwänden der Fall sein.

[0017] Die Konturierungen 10 und 11 bestehen aus soliden Teilen, die sich von der ursprünglichen Innengehäusewand radial einwärts zum Deckband 3 hin erstrecken. Sie sind durch entsprechende Formgebung des Innengehäuses als integraler Teil der Innengehäusewand oder durch Nachbearbeitung der Kavität durch Montage von Einsatzringen realisierbar. Die Verwendung von Einsatzringen ermöglicht auch eine Nachrüstung einer bestehenden Maschine.

[0018] Gemäss der dritten Ausführung der Erfindung besitzt das Deckband 3 eine Kontur mit Erhebungen 14 und 15, die sich in radialer Richtung zu den Konturierungen 10, 11 hin erstrecken.
Die Konturierung 10 im Eintrittsbereich 12 gleicht in Umfangsrichtung die Druckfelder der Schaufelreihe mit Schaufeln 2a aus. Entsprechend gleicht die Konturierung 11 im Austrittsbereich 13 die Druckfelder der Schaufelreihe mit Schaufeln 2b aus. Die Konturierungen 14 und 15 in den Ein- bzw. Austrittsbereichen gleichen in Umfnagsrichtung die Druckfelder der Schaufelreihe mit Schaufeln 1 aus.

[0019] Figur 2b zeigt eine Ansicht der Maschine entlang ihrer Wellenachse in Richtung der Hauptströmung. Es sind die Schaufeln 2a sowie die Konturierungen 10 im Eintrittsbereich der Kavität in Umfangsrichtung dargestellt. Sie weisen eine Wellenform auf mit einer Wellenlänge L1, die gleich der gesamten Umfangslänge dividiert durch die Anzahl Schaufeln 2a der stromauf liegenden Schaufelreihe oder der Distanz zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln 2a. Die Wellenlänge L1 kann beispielsweise auch gleich der Umfangslänge dividiert durch ein ganzzahliges Vielfaches der erwähnten Schaufelanzahl sein, also nur halb oder ein viertel so gross sein.
Die Konturierung 11 im Austrittsbereich der Kavität besitzt eine Wellenlänge entsprechend der Anzahl Schaufeln 2b der stromab liegenden Schaufelreihe. Deshalb sind die Wellenlängen der Konturierung 10 und 11 gegebenenfalls unterschiedlich.
Die Wellenlängen der Deckbandkontur 14 im Eintrittsbereich 12 und der Deckbandkontur 15 im Austrittsbereich 13, sind (in analoger Weise zu den Wellenlängen der Konturen 10 und 11) entsprechend der Anzahl der Laufschaufeln 1 bestimmt.

[0020] Im Eintrittsbereich 12 sind die Maxima der Erhebungen der Konturierung 10 in Bezug auf die stromauf liegenden Leitschaufeln 2a positioniert, um den Druckausgleich möglichst zu optimieren. Entsprechend sind im Austrittsbereich 13 die Maxima der Erhebungen der Konturierung 11 in Bezug auf die stromab liegenden Leitschaufeln 2b positioniert. (Die Positionierung der Maxima und deren Amplitude sind nachfolgend am Beispiel gemäss Figur 3b näher dargestellt.)

[0021] Die Figuren 3a und 3b zeigen eine Kombination der zweiten und vierten Ausführungsform der Erfindung. Figur 3a stellt einen Ausschnitt einer Turbomaschine gemäss den Figuren 1 und 2a dar, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Maschinenteile eingesetzt sind. Gemäss der zweiten Ausführung der Erfindung befindet sich eine Konturierung an der radial verlaufenden Wand der Kavität 4 in der Form von Erhebungen und Vertiefungen 20 im Eintrittsbereich 12 und von Erhebungen und Vertiefungen 21 im Austrittsbereich 13. Die Konturierungen 20 und 21 sind in diesem Beispiel als Einsatzring mit wellenförmiger Kontur realisiert, der an der Innengehäusewand befestigt ist. Alternativ können sie auch ein integraler Bestandteil der Kavität sein.

[0022] Gemäss der vierten Ausführung der Erfindung sind auch die Stirnseiten des Deckbands 3 mit einer Konturierung 22 im Eintrittsbereich 12 und einer Konturierung 23 im Austrittsbereich 13 versehen. Auch hier sind diese durch integrale Formgebung des Deckbands oder durch Montage eines entsprechend geformten und am Deckband befestigten Ringes realisierbar.
Figur 3b zeigt die Wellenform der Konturierungen 20-23 von Figur 3a in Umfangsrichtung durch Projektion der Kavität 4 auf eine Fläche. Die Wellenlänge L1 der Kontur 20 an der radial verlaufenden Kavitätswand im Eintrittsbereich ist hier gleich dem Abstand zwischen zwei benachbarten Schaufeln 2a der stromauf liegenden Schaufelreihe oder gleich dem Gesamtumfang der Kavität dividiert durch die Anzahl Schaufeln. Die Wellenlänge L2 der Kontur 21 im Austrittsbereich der Kavität ist gleich dem Abstand zwischen zwei benachbarten Schaufeln 2b der stromab liegenden Schaufelreihe. Entsprechend ist auch die Wellenlänge L3 der Konturen 22 und 23 an den Deckbandstirnseiten gleich dem Abstand zwischen zwei benachbarten Schaufeln 1, denen das Deckband zugehört. Die grössten Erhebung der Wellenformen aller Konturen liegen dabei auf der Höhe der Schaufeln, auf die die Kontur abgestimmt ist.

[0023] Die Konturierungen besitzen jeweils eine Amplitude A, die gleich dem Ausmass einer Erhebung oder Vertiefung ist ausgehend von einer Mittellinie zwischen Erhebung und Mittellinie. Die Amplitude steht in einem vorbestimmten Verhältnis zur ursprünglichen Kavitätshöhe des Eintrittsbereiches 12. Die Amplituden A der Erhebungen und Vertiefungen an den Deckbändern sind auch in einem vorbestimmten Verhältnis zum ursprünglichen Axialabstands zwischen Deckband und Kavitätswand.

[0024] Figur 4 zeigt eine weitere mögliche Form der Kontur angewandt auf die Kavitätskonturierung von Figur 3a. Anstelle einer Wellenform besitzt die Kontur hier eine gerundete Sägezahnform 20', 21', 22', 23', wobei die Position der Maxima der Sägezahnform 20' auf die Position der Schaufeln 2a der stromauf benachbarten Schaufelreihe, jene der Kontur 21' auf die Position der Schaufeln 2b der stromab benachbarten Schaufelreihe, und jene der Kontur 22' und 23' auf die Position der Schaufeln 1 abgestimmt sind.

Bezugszeichenliste



[0025] 
1
Laufschaufel
2a
Leitschaufel
2b
Leitschaufel
3
Deckband
4
Kavität
5
Innengehäuse
6
Strömungsrichtung Leckagestrom
7
Strömungsrichtung Arbeitsstrom
8
Dichtstreifen
10
Konturierung der Kavität in Umfangsrichtung
11
Konturierung der Kavität in Umfangsrichtung
12
Eintrittsbereich
13
Austrittsbereich
14
Konturierung des Deckbands
15
Konturierung des Deckbands
20-23
Bauteile für Konturierung
20'-23'
Bauteile für Konturierung
L1, L2, L3
Wellenlänge
A
Amplitude



Ansprüche

1. Turbomaschine mit in Reihen angeordneten und an einem Innengehäuse befestigten Leitschaufeln (2a,2b) und in Reihen angeordneten und an einer Welle befestigten Laufschaufeln (1), wobei zumindest ein Teil der Schaufelreihen mit Deckbändern (3) versehen ist, und Aussparungen (4) am Innengehäuse (5) und der Welle angeordnet sind, in welche die Deckbänder (3) hineinragen
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Aussparung (4) und/oder mindestens ein Deckband (3) eine in Umfangsrichtung der Aussparung (4) sich verändernde Konturierung (10,11,14,15,20-23, 20'-23') aufweist.
 
2. Turbomaschine nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
die Konturierung (10,11,14,15,20-23, 20'-23') periodische Erhebungen und Vertiefungen aufweist, die über den Umfang der Aussparung (4) gleichmässig verteilt sind.
 
3. Turbomaschine nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, dass
die sich verändernde Konturierung (10,11,20,21,20',21') in der Aussparung (4) eine Wellenlänge (L1, L2) zwischen aufeinanderfolgenden Erhebungen aufweist, die gleich der Umfangslänge der Aussparung (4) dividiert durch die Anzahl der Schaufeln (2a,2b) in der Schaufelreihe oder dividiert durch ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl Schaufeln (2a,2b) in der Schaufelreihe ist, die der Konturierung am nächsten benachbart ist.
 
4. Turbomaschine nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, dass
die sich verändernde Konturierung (14,15,22,23,22',23') an den Deckbändern (3) eine Wellenlänge (L3) zwischen aufeinanderfolgenden Erhebungen aufweist, die gleich der Umfangslänge des Deckbands (3) dividiert durch die Anzahl der Schaufeln (1) in der Schaufelreihe oder dividiert durch ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl Schaufeln (1) in der Schaufelreihe ist, dem das Deckband zugehörig ist.
 
5. Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die sich verändernde Konturierung eine sich periodisch wiederholende Wellenform, Stufenform, Kastenform, Dreiecksform oder Sägezahnform aufweist.
 
6. Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aussparung (4) einen Eintrittsbereich (12), in den eine Leckageströmung hineinströmt, und einen Austrittsbereich (13) aufweist, durch den die Leckageströmung aus der Aussparung (4) herausströmt, und die Konturierung (10,11) sich über den Umfang der axial verlaufenden Seitenwände des Eintrittsbereich (12) der Aussparung (4) und/oder über den den Umfang der axial verlaufenden Seitenwände des Austrittsbereichs (13) der Aussparung (4) erstreckt, und die Erhebungen und Vertiefungen sich in radialer Richtung erstrecken.
 
7. Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aussparung (4) einen Eintrittsbereich (12), in den eine Leckageströmung hineinströmt, und einen Austrittsbereich (13) aufweist, durch den die Leckageströmung aus der Aussparung (4) herausströmt, und die Konturierung (20, 21,20',21') sich über den Umfang der radial verlaufenden Seitenwand des Eintrittsbereichs (12) der Aussparung (4) und/oder über den Umfang der radial verlaufenden Seitenwand des Austrittsbereichs (13) erstreckt, und die Erhebungen und Vertiefungen sich in axialer Richtung erstrecken.
 
8. Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Konturierung sich über den Umfang der Stirnseiten (22,23,22',23') der Deckbänder (3) erstreckt, und die Erhebungen und Vertiefungen sich in axialer Richtung erstrecken.
 
9. Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Konturierung sich über den Umfang der Deckbänder (3) im Eintrittsbereich (12) und/oder im Austrittsbereich (13) der Aussparung (4) erstreckt, und die Erhebungen und Vertiefungen (14,15) sich in radialer Richtung erstrecken.
 
10. Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Konturierung (10,11,20-23, 20',23') durch Einsatzringe gebildet ist, die an den Wänden der Aussparung (4) oder an den Deckbändern (3) befestigt sind.
 
11. Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Konturierung (10,11,20-23,20'-23') durch eine integrale Formgebung der Seitenwände der Aussparung (4) oder der Deckbänder (3) gebildet ist.
 




Zeichnung
















Recherchenbericht