DE102008052981A1

DE102008052981A1 - Guide vane for axial compressor of turbomachine, has through-hole provided with respect to flow direction of fluid to be compressed to downstream side of radial edge region, where through-hole takes up pointed angle to central plane

Info

Publication number: DE102008052981A1
Application number: DE102008052981A
Authority: DE
Inventors: Sven-J. Dr. Hiller
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2010-04-29

Abstract

The guide vane has a through-hole (1) provided with respect to a flow direction of fluid to be compressed to a downstream side of a radial edge region, where the through-hole takes up a pointed angle to the central plane of the guide vane. The radial edge region of the guide vane maximally corresponds to 10 percentages of the entire length of the guide vane. Another through-hole (2) is arranged in the proximity of the former through-hole in the radial edge region of the guide vane of 10 percentages of the entire length.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitschaufel eines Verdichters einer Turbomaschine und genauer gesagt auf die Beschaffenheit einer Variablen Leitschaufel eines Vorleitgitters des Verdichters der Turbomaschine.The The invention relates to a stator vane of a compressor Turbomachine and more specifically the nature of a variable Guide vane of a Vorleitgitters of the compressor of the turbomachine.

Der Druckaufbau in Axialverdichtern von Turbomaschinen basiert auf Drallerzeugung und Strömungsverzögerung durch in Serie geschaltete rotierende Laufschaufeln und stehende Leitschaufeln. Dabei kann es jedoch zu verschiedenen Strömungsstörungen in den radialen Randzonen der Schaufelkanäle kommen, d. h. in der Nähe der Innenwand des Verdichtergehäuses (in der Nähe der Schaufelspitze) bzw. in der Nähe der Wellennabe der Schaufel, wenn bei einem bestimmten Druck ein Mindestvolumenstrom unterschritten wird. Diese Störungen umfassen u. a. Strömungsablösungen (sog. „compressor stall”) oder/und Instabilitätsphänomene (z. B. „corner stall” an der Wellennabe). Diese Störungen können je nach Ausmaß zu einer merklichen Rückströmung der Luft aus nachgeordneten Verdichterstufen führen, d. h. zu Druckstößen, die bei einer periodischen Wiederholung zu dem unerwünschten Verdichterpumpen (sog. „compressor surge”) führen. Insbesondere Axialverdichter reagieren sehr empfindlich auf ein Verdichterpumpen und müssen daher vor diesem Phänomen geschützt werden.Of the Pressure build-up in axial compressors of turbomachinery is based on swirl generation and flow delay through Series rotating blades and stationary vanes. there However, there may be various flow disturbances in the radial marginal zones the blade channels come, d. H. near the inner wall of the compressor housing (near the blade tip) or in the vicinity of the shaft hub of the blade, if at a certain pressure falls below a minimum volume flow becomes. These disorders include u. a. Flow separation (so-called "compressor stall ") and / or Instability phenomena (e.g. B. "corner stall " the shaft hub). These disorders can depending on the extent a noticeable backflow of air resulting from downstream compressor stages, d. H. to pressure surges, the at a periodic repetition to the unwanted compressor pumps (so-called "compressor surge ") to lead. In particular, axial compressors are very sensitive to a Compressor pumps and need therefore, before this phenomenon protected become.

Um nun einem Verdichterpumpen bei Axialverdichtern entgegenzuwirken, ist es im Bereich der Strömungsmechanik bereits weitgehend bekannt, die Randzonen von Schaufelkanälen, die jeweils von einem Paar Schaufeln, der Wellennabe und der Gehäuseinnenwand gebildet werden, gezielt zu beeinflussen, um eine Strömungsablösung im Schaufelkanal zu verzögern bzw. zu verhindern und um damit den Wirkungsgrad und die Stabilität des Verdichters zu verbessern.Around now to counteract compressor pumping in axial compressors, it is in the field of fluid mechanics Already widely known, the edge zones of vane channels, the each of a pair of blades, the shaft hub and the housing inner wall be formed, specifically affect a flow separation in the Delay bucket channel or to prevent and thereby increase the efficiency and the stability of the compressor improve.

Bekannte Gegenmaßnahmen bzw. Randzonenmaßnahmen dieser Art, die zum Stabilisieren der Randströmung an der Gehäuseinnenwand bzw. an der Nabe dienen, umfassen bspw. eine Anpassung der Schaufeln an die vorhergehend genannte Problematik, beispielsweise ein radiales Krümmen der Leitschaufeln („bow”-Krümmung) sowie ein Neigen der Leitschaufeln in Umfangsrichtung („lean”-Neigung).Known countermeasures or border zone measures of this type, which stabilize the edge flow on the inner wall of the housing or serve on the hub, for example, include an adjustment of the blades to the aforementioned problem, for example, a radial bend the guide vanes ("bow" curvature) as well tilting of the vanes in the circumferential direction ("lean" inclination).

Weitere bekannte Gegenmaßnahmen, bei denen die Beschaffenheit der Schaufeln nicht verändert wird, sind beispielsweise eine gezielte Strukturierung der über den Schaufelspitzen liegenden Schaufelkanalwände (sog. „casing treatment” der Verdichterinnenwand), ein Einblasen von Luft in Schaufelkanäle sowie ein Absaugen einer Luftgrenzschicht der Schaufelkanäle.Further known countermeasures, where the condition of the blades is not changed, For example, a targeted structuring of the over the Blade tips lying blade channel walls (so-called "casing treatment" of the compressor inner wall), an injection of air in the blade channels and a suction of a Air boundary layer of the blade channels.

Diese vorhergehend genannten Maßnahmen sind jedoch nur in einem relativ engen Arbeitsbereich des Verdichters (z. B. in einem relativ engen Drehzahlbereich des Verdichters) optimal einsetzbar, da sich die jeweiligen konstruktiven Maßnahmen beispielsweise bei Einsatz eines variablen Leitschaufelgitters bei dem Verdichter einer Veränderung der Leitschaufelstellung nicht anpassen können. Bei einem Einblasen von Luft in den Schaufelkanal ist zum Beispiel die Richtung der Einblasluftströmung fest eingestellt. Somit ist eine variable Anpassung an verschiedene Verdichterbetriebspunkte bei diesen bekannten Gegenmaßnahmen nicht vorgesehen.These previously mentioned measures However, they are only in a relatively narrow operating range of the compressor (For example, in a relatively narrow speed range of the compressor) optimally can be used, since the respective design measures for example, when using a variable vane grille at the compressor of a change can not adjust the vane position. When injecting Air in the blade channel, for example, the direction of the injection air flow is fixed. Thus, a variable adaptation to different compressor operating points in these known countermeasures not provided.

Darüber hinaus hat zum Beispiel eine „bow”-Krümmung oder „lean”-Neigung der Schaufeln in den Randzonen der Strömung nur eine geringe Wirkung, so dass hier innerhalb einer Grenzschicht der Kanalwände keine ausreichende Auswirkung mehr existiert. Insbesondere bei einer Veränderung der Leitschaufelstellung des bereits erwähnten variablen Leitschaufelgitters, die mit einer Anpassung des Verdichters an einen geänderten Arbeitspunkt einhergeht, besteht aber ein direkter Einfluss auf die bekannten Randzonenmaßnahmen. Daher kann eine Wirkung dieser Maßnahmen zum Stabilisieren der Gehäuse-/Nabenströmung nicht mehr gewährleistet werden.Furthermore For example, a "bow" curvature or "lean" inclination of the blades in the margins of the flow only a small effect, so here within a boundary layer of the channel walls there is no longer a sufficient effect. Especially with a Change in the Vane position of the already mentioned variable vane grille, with an adaptation of the compressor to a changed one Working point, but has a direct impact the known border zone measures. Therefore, an effect of these measures to stabilize the Housing / hub flow not more guaranteed become.

Versuche der Erfinder haben gezeigt, dass eine Verringerung einer durch eine Ablösung entstehenden Drallströmung in den unmittelbaren Randzonen eines Schaufelkanals, d. h. bis zu einem Abstand von max. 10% der Schaufelkanallänge weg von der Gehäuseinnenwand bzw. der Wellennabe eine unmittelbare stabilisierende Wirkung auf die Kernströmung im Schaufelkanal hat.tries The inventors have shown that reducing one by one replacement resulting swirl flow in the immediate margins of a blade channel, d. H. up to a distance of max. 10% of the bucket channel length away from the inside of the housing or the shaft hub to an immediate stabilizing effect the core flow has in the blade channel.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Schaufelkanäle bereitzustellen, bei denen Drallströmungen, z. B. Eckenwirbel oder Spaltwirbel in den unmittelbaren Randzonen des Schaufelkanals verringert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine variable Leitschaufel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.Of the The invention is therefore based on the object of providing blade channels, where swirl flows, z. B. corner vortices or crevice vertebrae in the immediate margins of the blade channel can be reduced. This object is achieved by a variable vane with the features of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß weist eine Leitschaufel in einem variable Vorleitgitter eines Verdichters, wie z. B. eines Axialverdichters eine Durchgangsbohrung auf, durch die ein Teil eines zu verdichtendes Fluid strömen kann. Das Fluid, beispielsweise Luft, strömt dabei in Form kleiner Luftstrahlen (sog. Jets), die durch die Druckdifferenz zwischen der Druckseite und der Saugseite der Leitschaufel erzeugt werden, durch die Durchgangsbohrung. Um nun eine effektive Drallströmungsverringerung in der Randzone eines Schaufelkanals zu erreichen, ist die Durchgangsbohrung im radial außen liegenden Randbereich (Schaufelspitze) bzw. im radial innen liegenden Randbereich (Schaufelnabe) der Leitschaufel vorgesehen.According to the invention a vane in a variable vortex grid of a compressor, such as B. an axial compressor on a through hole, through which a part of a fluid to be compressed can flow. The fluid, for example Air, it flows in the form of small air jets (so-called jets), due to the pressure difference generated between the pressure side and the suction side of the vane be, through the through hole. Now for an effective swirl flow reduction to reach in the edge zone of a blade channel, is the through hole in the radially outside lying edge region (blade tip) or in the radially inner Edge region (blade hub) of the vane provided.

Da die unerwünschten Drallströmungen üblicherweise verstärkt an einer stromabwärtigen Seite einer Leitschaufel auftreten, ist die Durchgangsbohrung darüber hinaus an der bezüglich der Strömungsrichtung des zu verdichtenden Fluids stromabwärtigen Seite der Leitschaufel in dem Leitschaufelrandbereich vorgesehen. Dabei nimmt die Bohrungsachse der Durchgangsbohrung einen spitzen Winkel bezüglich der Mittelebene der Leitschaufel ein, um den Luftstrahl mit einem gewissen Seitendrall in Kernströmungsrichtung zu lenken. Anders als es bei Bow- oder Lean-Konfigurationen der Leitschaufeln erreicht wird, wirkt die erzeugte Luftströmung durch die Lage der Durchgangsbohrung in unmittelbarer Gehäusenähe bzw. Nabennähe innerhalb der zu beeinflussenden Seitenwandgrenzschicht.There the unwanted ones Swirl flows usually reinforced at a downstream Side of a vane occur, the through hole is beyond at the re the flow direction the fluid to be compressed downstream side of the vane provided in the vane edge area. It takes the bore axis the through hole at an acute angle with respect to the center plane of the vane a to the air jet with a certain side twist in the core flow direction to steer. Unlike bow or lean configurations of the vanes, the generated air flow acts by the position of the through hole in the immediate vicinity of the housing or hub near within the sidewall boundary layer to be influenced.

Da die Durchgangsbohrung in einer Leitschaufel eines variablen Vorleitgitters vorgesehen ist, folgt der erzeugte Luftstrahl einer Verstellung des variablen Leitgitters und der durch den Luftstrahl erzeugte Drall wirkt einer Strömungsablösung entgegen und bewirkt dadurch konstant eine Drallverringerung gegenüber möglichen Kernströmungsablösungen. Die Durchgangsbohrung ist dabei in einem radial inneren oder äußeren Randbereich der Leitschaufel vorgesehen, der maximal 10% der Schaufelkanalhöhe, d. h. 10% einer Leitschaufellänge, vorzugsweise 3%–5% einer Leitschaufellänge entspricht. Dadurch beeinflusst der erzeugte Luftstrahl speziell die Strömungsgrenzschicht an der Verdichtergehäuseinnenwand bzw. and der Schaufelwellennabe, indem der Drallströmung innerhalb dieser Strömungsgrenzschicht der Kanalseitenwand mit der durch den Luftstrahl erzeugten Gegendrallströmung entgegengewirkt wird.There the through-hole in a vane of a variable Vorleitgitters is provided, the generated air jet follows an adjustment of the variable guide grid and that generated by the air jet Swirl counteracts a flow separation and thereby causes a constant swirl reduction compared to possible Core flow separation. The through hole is in a radially inner or outer edge region the vane, the maximum 10% of the blade channel height, d. H. 10% of a vane length, preferably 3% -5% a vane length equivalent. As a result, the generated air jet influences specifically the flow boundary layer on the compressor housing inner wall or at the blade shaft hub, by the swirl flow within this flow boundary layer the channel side wall counteracted with the counter-flow generated by the air jet becomes.

Jedem Arbeitspunkt des Verdichters entspricht eine individuelle Einstellung des Vorleitgitters, das den für den Verdichter benötigten Vordrall erzeugt. Um nun den Vordrall an den jeweiligen Arbeitspunkt des Verdichters anzupassen, werden die Leitschaufeln des Vorleitgitters um die Leitschaufelachse drehend verstellt, die der radialen Richtung des Leitschaufelrads entspricht. Da nun die Durchgangsbohrungen in den Leitschaufeln des variablen Vorleitgitters angebracht sind, werden sie automatisch mit der Verstellung der Leitschaufeln mitbewegt. Durch diese Mitführung der Ausrichtung der Durchgangsbohrungen wirkt die Drallströmungsverringerung über den gesamten Arbeitsbereich des Verdichters. Darüber hinaus beeinflusst der lokale radiale Verlauf der Gegendrallströmung in der Seitenwandgrenzschicht die Spaltleckströmung des nachfolgenden Rotors direkt.Each Operating point of the compressor corresponds to an individual setting of the guardrail, which the for needed the compressor Vordrall generated. To now the pre-twist to the respective operating point to adapt the compressor, the guide vanes of the Vorleitgitters about the Leitschaufelachse rotatably adjusted, the radial direction of the Guide vane corresponds. Since now the through holes in the Guide vanes of the variable Vorleitgitters are attached they automatically move with the adjustment of the vanes. By this entrainment the orientation of the through holes affects the swirl flow reduction over the entire working range of the compressor. In addition, the influenced local radial course of the counter-vortex flow in the sidewall boundary layer the gap leakage flow the subsequent rotor directly.

Der spitze Winkel der Durchgangsbohrung liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10° bis 50°, um eine Ausrichtung der durch den Luftstrahl erzeugten Gegendrallströmung in Richtung des Strömungsgrenzschichtbereichs zu erzielen. Die dadurch bewirkte lokale Änderung der Drallströmung in der Seitenwandgrenzschicht reduziert die Gefahr einer Strömungsablösung an der jeweiligen Leitschaufel.Of the acute angle of the through hole is preferably in one Range from 10 ° to 50 ° to an orientation of the counter-flow generated by the air jet in Direction of the flow boundary layer area to achieve. The resulting local change of the swirl flow in The sidewall boundary layer reduces the risk of flow separation the respective vane.

Zusätzlich zu der vorhergehend angesprochenen Durchgangsbohrung kann zudem noch eine weitere Durchgangsbohrung in dem jeweiligen Randbereich der Leitschaufel vorgesehen sein, die ebenfalls einen zu der Mittelachse der Leitschaufel spitzen Winkel einnimmt. Diese weitere Durchgangsbohrung ist vorzugsweise in der Nähe der ersten Durchgangsbohrung in dem radialen Randbereich der Leitschaufel vorgesehen, der maximal 10% der Schaufelkanalhöhe, vorzugsweise 3%–5% der Schaufelkanalhöhe entspricht. Der spitze Winkel dieser weiteren Durchgangsbohrung kann ähnlich wie der spitze Winkel der ersten Durchgangsbohrung in einem Bereich von 10° bis 50° liegen.In addition to The above-mentioned through hole can also still another through hole in the respective edge region of Guide blade be provided, which also one to the central axis the vane is at an acute angle. This further through hole is preferably in the vicinity the first through-hole in the radial edge region of the vane provided, the maximum 10% of the blade channel height, preferably 3% -5% of Bucket channel height corresponds. The acute angle of this further through hole can be similar to the acute angle of the first through hole in one area from 10 ° to 50 °.

Vorzugsweise ist der spitze Winkel der weiteren Durchgangsbohrung von dem spitzen Winkel der ersten Durchgangsbohrung verschieden, beispielsweise ist der Winkel der weiteren Durchgangsbohrung spitzer als der Winkel der ersten Durchgangsbohrung und liegt in einem Bereich von 10° bis 40°. Durch die zueinander verschiedenen spitzen Winkel der beiden Durchgangsbohrungen kann sichergestellt werden, dass je nach Stellung des Vorleitgitters mindestens einer der beiden durch die Durchgangsbohrungen erzeugten Luftstrahlen eine ausreichende Gegendrallströmung erzeugt. Vorzugsweise liegen beide Durchgangsbohrungen dabei auf derselben Höhe, d. h. auf derselben radialen Ebene in dem Randbereich der Leitschaufel. Die Anzahl der Durchgangsbohrungen in einer Leitschaufel ist jedoch nicht auf zwei begrenzt sondern kann auch drei oder mehr sein.Preferably is the acute angle of the further through hole of the pointed Angle of the first through hole different, for example the angle of the further through-hole is sharper than the angle the first through hole and is in a range of 10 ° to 40 °. By the to each other different acute angle of the two through holes can be ensured that, depending on the position of the Vorleitgitters at least one of the two air jets generated by the through holes a sufficient countercurrent flow generated. Preferably, both through holes lie on it the same height, d. H. on the same radial plane in the edge region of the vane. However, the number of through holes in a vane is not limited to two but can also be three or more.

Erfindungsgemäß wird also bei einem Verdichter mit einem variablen Vorleitgitter ein Leitschaufelstator mit mindestens einer Leitschaufel versehen, die die vorhergehend beschriebenen Merkmale aufweist.Thus, according to the invention in a compressor with a variable Vorleitgitter a stator stator provided with at least one vane, the previous having described features.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The Invention will now be described with reference to an embodiment with reference closer to the drawings explained.

1 ist eine perspektivische Teilansicht einer Leitschaufel gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 is a partial perspective view of a vane according to a preferred embodiment of the invention;

2 ist eine vergrößerte geschnittene Teilansicht der in 1 gezeigten Leitschaufel; 2 is an enlarged partial sectional view of the in 1 shown vane;

3 ist die in 2 gezeigte Teilansicht der Leitschaufel gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit angegebenen Strömungsrichtungen im Betrieb des Verdichters; 3 is the in 2 shown partial view of the guide vane according to the preferred embodiment of the invention with specified flow directions in the operation of the compressor;

4 ist die in 3 gezeigte Teilansicht der Leitschaufel in einer gedrehten Stellung; und 4 is the in 3 shown partial view of the vane in a rotated position; and

5 ist eine perspektivische Ansicht der Leitschaufel gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit nur einer gezeigten Durchgangsbohrung, wobei die Strömungsverhältnisse im Betrieb des Verdichters angegeben sind. 5 is a perspective view of the guide vane according to the preferred embodiment of the invention with only one through hole shown, the flow conditions are given in the operation of the compressor.

1 zeigt ein Ende einer Leitschaufel eines Vorleitgitters eines Verdichters in einer perspektivischen Ansicht. Die gezeigte Leitschaufel bildet in einer Verdichteranordnung eine Seitenwand eines Schaufelkanals. Eine Vorderseite der in 1 gezeigten Leitschaufel ist dabei eine Druckseite, auf die ein durch die Kernströmung ausgeübter Druck wirkt, und eine Hinterseite ist eine Saugseite der Leitschaufel, an der durch die Kernströmung erzeugter Unterdruck vorherrscht. Ein in der 1 gezeigtes oberes Ende der Leitschaufel ist in diesem Ausführungsbeispiel das zum Gehäuse des Verdichters zeigende Leitschaufelende (Schaufelspitze). Der gezeigte Aufbau der Leitschaufel kann aber auch an dem mit der Leitschaufelradwelle verbundenen Leitschaufelende (Nabe) vorliegen. 1 shows an end of a guide vane of a Vorleitgitters a compressor in a perspective view. The illustrated vane in a compressor assembly forms a sidewall of a vane passage. A front of the in 1 In this case, the guide vane shown is a pressure side, on which acts a pressure exerted by the core flow pressure, and a rear side is a suction side of the guide vane, prevailing at the generated by the core flow negative pressure. An Indian 1 shown upper end of the vane is in this embodiment, the housing of the compressor facing the vane end (blade tip). However, the illustrated construction of the vane may also be present at the vane end (hub) connected to the vane wheel shaft.

Bei der gezeigten Leitschaufel sind an einer Hinterkante der Leitschaufel, d. h. an der stromabwärtigen Kante der Leitschaufel bezüglich einer Kernströmung des Verdichters zwei Durchgangsbohrungen 1, 2 vorgesehen. Diese Durchgangsbohrungen 1, 2 sind in einem Bereich von 0–10% der Schaufelkanalhöhe, d. h. in einem Bereich von 10% der Leitschaufellänge weg von der Schaufelspitze angeordnet. In 1 sind zudem die Durchströmungen der Durchgangsbohrungen 1, 2 dargestellt, die durch eine Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite erzeugt werden und sich von der Druckseite zur Saugseite hin jeweils durch die Durchgangsbohrungen erstrecken.In the illustrated vane, two through-holes are provided at a trailing edge of the vane, ie, at the downstream edge of the vane relative to a core flow of the compressor 1 . 2 intended. These through holes 1 . 2 are located in a range of 0-10% of the blade channel height, ie, in a range of 10% of the blade length away from the blade tip. In 1 are also the flow through the through holes 1 . 2 shown, which are generated by a pressure difference between the suction side and the pressure side and extending from the pressure side to the suction side respectively through the through holes.

In 2 ist die genaue Anordnung der Durchgangsbohrungen in einer geschnittenen Teilansicht im Bereich der Hinterkante der Leitschaufel deutlicher gezeigt. Die Durchgangsbohrung 1 nimmt dabei relativ zur Mittelebene der Leitschaufel einen Winkel α ein, der in diesem Ausführungsbeispiel –45° beträgt. Die Durchgangsbohrung 2 hat in diesem Ausführungsbeispiel einen Winkel β zur Mittelebene der Leitschaufel, der spitzer als der Winkel α ist und in diesem Ausführungsbeispiel –35° beträgt.In 2 the exact arrangement of the through holes is shown more clearly in a sectional partial view in the region of the trailing edge of the guide vane. The through hole 1 In this case takes an angle α relative to the center plane of the vane, which is -45 ° in this embodiment. The through hole 2 in this embodiment has an angle β to the center plane of the vane, which is sharper than the angle α and in this embodiment is -35 °.

Die Richtung des Dralls der Kernströmung des in dem Verdichter strömenden Fluids stimmt in einer normalen Stellung bzw. einer Nullstellung der Leitschaufel des Vorleitgitters mit der Mittelebene der Leitschaufel überein, wie es in 3 zu sehen ist. Die Richtung der Durchströmung der Durchgangsbohrung 1 entspricht bei dieser Leitschaufelstellung dem Winkel α₁. Ähnlich dazu entspricht die Richtung der Durchströmung der Durchgangsbohrung 2 dem Winkel β₁.The direction of the twist of the core flow of the fluid flowing in the compressor coincides in a normal position or a zero position of the guide vanes of the guide vanes with the center plane of the guide vane, as in 3 you can see. The direction of flow through the through hole 1 corresponds to the angle α ₁ at this vane position. Similarly, the direction of flow through the through hole corresponds 2 the angle β ₁ .

Bei einem Anpassen des Vorleitgitters an einen neuen Arbeitspunkt, d. h. bei einer Drehung der Leitschaufel um einen entsprechenden Winkel um deren Drehachse, wie es in 4 gezeigt ist, verändert sich die Richtung des Dralls der Kernströmung, wobei die Richtungen der Durchströmungen der Durchgangsbohrungen 1, 2 erhalten bleiben. Die Durchströmung der Durchgangsbohrung 1 nimmt dabei einen neuen Winkel α₂ re lativ zur Richtung des Dralls der Kernströmung ein und die Durchströmung der Durchgangsbohrung 2 nimmt einen neuen Winkel β₂ ein.When adjusting the Vorleitgitters to a new operating point, ie with a rotation of the vane by a corresponding angle about its axis of rotation, as in 4 is shown, the direction of the twist of the core flow changes, the directions of the flow through the through holes 1 . 2 remain. The flow through the through hole 1 takes a new angle α ₂ re lative to the direction of the twist of the core flow and the flow through the through hole 2 takes a new angle β ₂ .

In 5 sind die Strömungsverhältnisse im Bereich der Hinterkante der Leitschaufel dargestellt. Zum Zwecke der Vereinfachung ist nur die Durchgangsbohrung 1 und deren Durchströmung dargestellt. Die Kernströmung kann je nach einem Verhältnis zwischen dem Volumenstrom und dem Strömungsdruck zu einer Drallströmung an der Hinterkante der Leitschaufel führen, wie es in der Figur gezeigt ist. Durch Vorsehen der Durchgangsbohrung 1 an der Hinterkante am oberen Rand der Leitschaufel wird durch die Durchströmung der Durchgangsbohrung eine entsprechende Gegendrallströmung erzeugt, deren Drallrichtung der Drallrichtung der gezeigten unerwünschten Drallströmung entgegengesetzt ist und damit dieser unerwünschten Drallströmung entgegenwirkt. Einer Ablösung in dem Bereich der Drallströmung kann dadurch entgegengewirkt werden.In 5 the flow conditions in the region of the trailing edge of the guide vane are shown. For the sake of simplicity, only the through hole is 1 and shown their flow. The core flow may, depending on a ratio between the volumetric flow and the flow pressure, lead to a swirling flow at the trailing edge of the vane, as shown in the figure. By providing the through hole 1 at the trailing edge at the upper edge of the guide vane, a corresponding counter-flow is generated by the flow through the through hole, the swirl direction of the twist direction of the unwanted swirl flow shown is opposite and thus counteracts this unwanted swirl flow. A detachment in the region of the swirl flow can be counteracted thereby.

Die Vorteile des beschriebenen Ausführungsbeispiels liegen also darin, dass einer am radialen Leitschaufelrand entstehenden Drallströmung durch die beschriebenen Durchgangsbohrungen 1, 2 in Leitschaufeln des stromaufwärts angeordneten verstellbaren Vorleitgitter entgegengewirkt wird, wobei die Beeinflussung durch die Durchströmungen der Durchgangsbohrungen hauptsächlich auf die Seitenwandgrenzschicht (am Verdichtergehäuse bzw. an der Wellennabe) ausgerichtet ist. Die beschriebenen Durchströmungen reduzieren durch die erzeugte Gegendrallströmung die Größe und die Stärke eines evtl. auftretenden Eckenwirbels bzw. Spaltwirbels. Durch die Positionierung und Ausrichtung der Durchgangsbohrungen in den Leitschaufeln des variabel verstellbaren Vorleitgitters werden entsprechende Gegendrallströmungen über den gesamten Arbeitsbereich des Verdichters erzeugt, da sich die Durchgangsbohrungen mit einer Verstellung der Leitschaufeln entsprechend mitbewegen.The advantages of the embodiment described are thus that a swirling flow arising at the radial guide blade edge through the described through-holes 1 . 2 is counteracted in guide vanes of the upstream arranged adjustable guide rail, wherein the influence of the flow through the through holes is mainly aligned with the sidewall boundary layer (on the compressor housing or on the shaft hub). The flows described reduce the size and the strength of a possibly occurring corner vortex or gap vortex due to the generated counter-vortex flow. The positioning and alignment of the through-holes in the vanes of the variably-adjustable pilot-lumen generates corresponding counter-flow velocities over the entire operating range of the compressor, since the through-bores move with an adjustment of the guide vanes accordingly.

Die erfindungsgemäße Leitschaufel wird vorzugsweise bei einem Leitschaufelstator mit variablem Vorleitgitter verwendet. Darüber hinaus ist die Erfindung ebenfalls bei Statoren mit einem Nabenspalt anwendbar.The guide vane according to the invention is preferably used in a variable stator vane stator. In addition, the invention is also in stators with a hub gap applicable.

Claims

Guide vane of a compressor, wherein the guide vane with respect to a flow direction of the fluid to be compressed on a downstream side of its radial edge region at least one through-bore ( 1 ), which occupies an acute angle to the center plane of the vane.

The vane of claim 1, wherein the radial edge region the guide vane corresponds to a maximum of 10% of the total vane length.

Guide vane according to claim 2, wherein the radial edge region the vane 3% -5% the entire vane length equivalent.

Guide vane according to one of the preceding claims, wherein the acute angle of the at least one through-bore ( 1 ) is in a range of 10 ° to 50 °.

Guide vane according to one of the preceding claims, wherein a further through-bore ( 2 ) is provided, which occupies an acute angle to the center plane of the vane.

Guide vane according to claim 5, wherein the further through-bore ( 2 ) in the vicinity of the at least one through-hole ( 1 ) is arranged in the radial edge region of the guide vane of not more than 10% of the total vane length.

Guide vane according to claim 6, wherein the radial edge region the vane 3% -5% the entire vane length equivalent.

Guide vane of any one of claims 5 to 7, wherein the acute angle of the further through-bore ( 2 ) is in a range of 10 ° to 50 °.

Guide vane according to one of claims 5 to 8, wherein the acute angle of the further through-bore ( 2 ) from the acute angle of the at least one through-bore ( 1 ) is different.

Guide vane according to one of claims 5 to 9, wherein the at least one through-bore ( 1 ) and the further through-hole ( 2 ) are arranged on the same radial plane in the vane.

Compressor with a variable Vorleitgitter, at at least one vane behind on a stator stator one of the claims 1 to 10 is arranged.