DE102016200519A1

DE102016200519A1 - flow machine

Info

Publication number: DE102016200519A1
Application number: DE102016200519.7A
Authority: DE
Inventors: Nico Petry
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2017-07-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine (2, 52, 54) mit einem Laufrad (4), einer ersten Wandung (26, 28), einem Laufradseitenraum (22, 24), welcher zumindest abschnittsweise durch das Laufrad (4) sowie zumindest abschnittsweise durch die erste Wandung (26, 28) begrenzt ist, einer zweiten Wandung (32), welche eine Durchströmöffnung (34) aufweist, und einem Spalt (36, 38), durch welchen die Durchströmöffnung (34) mit dem Laufradseitenraum (22, 24) verbunden ist. Um ein verbessertes Betriebsverhalten der Strömungsmaschine (2, 52, 54) zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Strömungsmaschine (2, 52, 54) einen Hohlraum (40, 42) aufweist, welcher in einen Übergang (44, 46) vom Spalt (36, 38) zum Laufradseitenraum (22, 24) mündet.The invention relates to a turbomachine (2, 52, 54) having an impeller (4), a first wall (26, 28), an impeller side space (22, 24) which at least partially through the impeller (4) and at least partially through the first wall (26, 28) is limited, a second wall (32) having a flow-through opening (34), and a gap (36, 38) through which the flow-through opening (34) connected to the impeller side space (22, 24) is. In order to achieve an improved operating behavior of the turbomachine (2, 52, 54), it is proposed that the turbomachine (2, 52, 54) has a cavity (40, 42) which is in a transition (44, 46) from the gap ( 36, 38) to the impeller side space (22, 24) opens.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit einem Laufrad, einer ersten Wandung, einem Laufradseitenraum, welcher zumindest abschnittsweise durch das Laufrad sowie zumindest abschnittsweise durch die erste Wandung begrenzt ist, einer zweiten Wandung, welche eine Durchströmöffnung aufweist, und einem Spalt, durch welchen die Durchströmöffnung mit dem Laufradseitenraum verbunden ist. The invention relates to a turbomachine having an impeller, a first wall, an impeller side space, which is at least partially bounded by the impeller and at least partially by the first wall, a second wall having a flow opening, and a gap through which the flow opening with the impeller side space is connected.

Es ist bekannt, dass sich in fluidgefüllten Hohlräumen bzw. Kavitäten akustische Schwingungen ausbilden können, deren Eigenmoden (Akustikeigenmoden) durch charakteristische Eigenformen und zugehörige Eigenfrequenzen charakterisiert sind. Da es sich bei Fluiden um kontinuierliche Medien handelt, existieren für ein Fluid unendlich viele solcher Akustikeigenmoden. It is known that acoustic vibrations can form in fluid-filled cavities or cavities whose eigenmodes (acoustic eigenmodes) are characterized by characteristic eigenmodes and associated natural frequencies. Since fluids are continuous media, an infinite number of such acoustic eigenmodes exist for a fluid.

Ebenso können sich in Strukturen, wie z.B. in Bauteilen einer Maschine, Schwingungen ausbilden, deren Eigenmoden (Struktureigenmoden) ebenfalls durch charakteristischen Eigenformen und die zugehörigen Eigenfrequenzen charakterisiert sind. Likewise, in structures such as e.g. in components of a machine, form vibrations whose eigenmodes (structural eigenmodes) are also characterized by characteristic eigenmodes and the associated natural frequencies.

Sowohl Akustikeigenmoden als auch Struktureigenmoden lassen sich im Falle einer Axialsymmetrie (vereinfachend) durch ihre Anzahl von radialen Knotenlinien (auch Knotendurchmesser genannt) und ihre Anzahl von Knotenlinien in Umfangsrichtung charakterisieren. In the case of an axial symmetry, both acoustic eigenmodes and structural eigenmodes can be characterized (simplistically) by their number of radial nodal lines (also called nodule diameters) and their number of nodal lines in the circumferential direction.

Ein Laufradseitenraum einer Strömungsmaschine kann von einem Fluid, mit dem die Strömungsmaschine betrieben wird, durchströmt werden und kann somit eine fluidgefüllte Kavität darstellen, in welcher sich akustische Schwingungen ausbilden können. Ferner stellt ein Laufrad einer Strömungsmaschine eine Struktur dar, in welcher sich strukturelle Schwingungen ausbilden können. An impeller side space of a turbomachine can be flowed through by a fluid, with which the turbomachine is operated, and thus can represent a fluid-filled cavity in which acoustic oscillations can form. Furthermore, an impeller of a turbomachine represents a structure in which structural vibrations can form.

Weiterhin ist es bekannt, dass ein Laufrad einer Strömungsmaschine während seiner Rotation Druck-/Schallwellen erzeugt, die sich über ein durch die Strömungsmaschine strömendes Fluid und/oder durch eine Interaktion zwischen dem Laufrad und einer Leitradbeschaufelung in einen Laufradseitenraum der Strömungsmaschine ausbreiten können. Furthermore, it is known that an impeller of a turbomachine generates pressure / sound waves during its rotation, which can propagate via a fluid flowing through the turbomachine and / or by an interaction between the impeller and a Leitradbeschaufelung in an impeller side space of the turbomachine.

Durch einen solchen Anregungsmechanismus besteht ein Anregungspotential für akustische Schwingungen im Laufradseitenraum. Eine akustische Schwingung im Laufradseitenraum wiederum wirkt auf das Laufrad und beeinflusst somit das Betriebsverhalten der Strömungsmaschine. By such an excitation mechanism is an excitation potential for acoustic vibrations in the impeller side space. An acoustic oscillation in the impeller side space in turn acts on the impeller and thus influences the operating behavior of the turbomachine.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strömungsmaschine mit verbessertem Betriebsverhalten bereitzustellen. An object of the invention is to provide a turbomachine with improved performance.

Diese Aufgabe wird durch eine Strömungsmaschine der eingangs genannten Art gelöst, die erfindungsgemäß einen Hohlraum aufweist, welcher in einen Übergang vom Spalt zum Laufradseitenraum mündet. This object is achieved by a turbomachine of the type mentioned, which according to the invention has a cavity which opens into a transition from the gap to the impeller side space.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine sind jeweils Gegenstand abhängiger Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Advantageous developments of the turbomachine according to the invention are each the subject of dependent claims and the following description.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es vom Frequenzunterschied zwischen den Eigenfrequenzen der Akustikeigenmoden im Laufradseitenraum und den Eigenfrequenzen der Struktureigenmoden des Laufrads – eine geometrischen Ähnlichkeit (Formähnlichkeit) zwischen den Akustikeigenmoden und den Struktureigenmoden bzw. eine gleiche Anzahl von Knotendurchmessern bei den Akustikeigenmoden und den Struktureigenmoden vorausgesetzt – abhängt, wie stark die strukturellen Schwingungen des Laufrads mit den akustischen Schwingungen im Laufradseitenraum gekoppelt sind. So ist die Kopplung umso stärker, je größer die Frequenzähnlichkeit ist. Von der Stärke der Kopplung wiederum hängt ab, wie stark das Betriebsverhalten der Strömungsmaschine, insbesondere das Schwingungsverhalten des Laufrads, durch die akustischen Schwingungen im Laufradseitenraum beeinflusst wird. The invention is based on the consideration that it is the frequency difference between the natural frequencies of the acoustic eigenmodes in the impeller side space and the natural frequencies of the structural eigenmodes of the impeller - a geometric similarity (shape similarity) between the acoustic eigenmodes and the structural eigenmodes or an equal number of nodal diameters in the acoustic eigenmodes and depending on the structural eigenmodes - depends on how strongly the structural vibrations of the impeller are coupled with the acoustic vibrations in the impeller side space. Thus, the greater the frequency similarity, the stronger the coupling. The strength of the coupling in turn depends on how strongly the operating behavior of the turbomachine, in particular the vibration behavior of the impeller, is influenced by the acoustic vibrations in the impeller side space.

Weiter geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass die Eigenfrequenzen und die Eigenformen der Akustikeigenmoden u.a. von einer Geometrie des Laufradseitenraums abhängig sind. Further, the invention is based on the consideration that the natural frequencies and the eigenmodes of the acoustic eigenmodes u.a. are dependent on a geometry of the impeller side space.

Der zuvor erwähnte Hohlraum bildet eine (geometrische) Erweiterung des Laufradseitenraums. Durch den Hohlraum werden die Eigenfrequenzen und/oder die Eigenformen der Akustikeigenmoden im Laufradseitenraum (gegenüber einer Strömungsmaschine ohne einen solchen Hohlraum) verändern. Dies wiederum führt dazu, dass sich die Frequenzähnlichkeit zwischen den Eigenfrequenzen der Akustikeigenmoden im Laufradseitenraum und den Eigenfrequenzen der Struktureigenmoden des Laufrads und/oder die Formähnlichkeit zwischen den Akustikeigenmoden und den Struktureigenmoden (gegenüber einer Strömungsmaschine ohne einen solchen Hohlraum) verändert. The aforementioned cavity forms a (geometric) extension of the impeller side space. Through the cavity, the natural frequencies and / or the eigenmodes of the acoustic eigenmodes in the impeller side space (compared to a turbomachine without such a cavity) change. This, in turn, causes the frequency similarity between the natural frequencies of the acoustic eigenmodes in the impeller side space and the natural frequencies of the structural natural modes of the impeller and / or the shape similarity between the acoustic eigenmodes and the structural eigenmodes to change (compared to a turbomachine without such a cavity).

Der Hohlraum ermöglicht es, die Stärke der Kopplung zwischen den strukturellen Schwingungen des Laufrads und den akustischen Schwingungen im Laufradseitenraum zu verändern – also je nach Bedarf zu verstärken oder zu verringern. The cavity makes it possible to change the strength of the coupling between the structural vibrations of the impeller and the acoustic vibrations in the impeller side space - that is to reinforce or reduce as needed.

Die Stärkung der Kopplung kann beispielsweise vorteilhaft sein, weil dadurch die Dämpfung des gekoppelten Systems aus Laufrad und dem das Laufrad umgebenden Fluid gesteigert werden kann. Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass durch die stärkere Kopplung das Fluid zu stärkeren Schwingungen angeregt werden kann, sodass ein größerer Anteil der Schwingungsenergie des Laufrads im Fluid dissipiert wird. Hierdurch können hohe Schwingungsamplituden des Laufrads und eine daraus resultierende mögliche Beschädigung des Laufrads vermieden werden. The strengthening of the coupling can be advantageous, for example, because it can increase the damping of the coupled system of impeller and the fluid surrounding the impeller. This can be attributed to the fact that the stronger coupling can stimulate the fluid to stronger vibrations, so that a larger proportion of the vibration energy of the impeller is dissipated in the fluid. As a result, high vibration amplitudes of the impeller and a resulting possible damage to the impeller can be avoided.

In solch einem Fall kann mithilfe des Hohlraums die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Laufrads reduziert werden. Folglich können mit einer Beschädigung des Laufrads verbundene Nachteile (wie ein Maschinenausfall und/oder hohe Kosten) vermieden oder reduziert werden. In such a case, the cavity can reduce the likelihood of damaging the impeller. Consequently, disadvantages associated with damage to the impeller (such as machine failure and / or high cost) can be avoided or reduced.

Das Betriebsverhalten der Strömungsmaschine kann mithilfe des Hohlraums insbesondere dahingehend verbessert werden, dass das Laufrad der Strömungsmaschine – verglichen mit einer Strömungsmaschine ohne einen solchen Hohlraum – weniger anfällig für eine Beschädigung wird. The operating behavior of the turbomachine can be improved with the aid of the cavity, in particular in such a way that the impeller of the turbomachine-as compared with a turbomachine without such a cavity-becomes less susceptible to damage.

Alternativ kann – falls gewünscht – mithilfe des Hohlraums die Kopplung zwischen den strukturellen Schwingungen des Laufrads und den akustischen Schwingungen im Laufradseitenraum verringert werden. In solch einem Fall kann der Hohlraum die Frequenzähnlichkeit zwischen den Eigenfrequenzen der Akustikeigenmoden im Laufradseitenraum und den Eigenfrequenzen der Struktureigenmoden des Laufrads und/oder die Formähnlichkeit zwischen den Akustikeigenmoden und den Struktureigenmoden verringern. Alternatively, if desired, the cavity can be used to reduce the coupling between the structural vibrations of the impeller and the acoustic vibrations in the impeller side space. In such a case, the cavity may reduce the frequency similarity between the natural frequencies of the acoustic eigenmodes in the impeller side space and the natural frequencies of the structural self modes of the impeller and / or the shape similarity between the acoustic eigenmodes and the structural eigenmodes.

Da im Bereich des Übergangs vom Spalt zum Laufradseitenraum eine hohe Wahrscheinlichkeit für Maxima der strukturellen Schwingungen und ein hohes Anregungspotential für akustische Schwingungen vorliegen, kann dadurch, dass der Hohlraum in den Übergang vom Spalt zum Laufradseitenraum mündet, über den Hohlraum die Kopplung zwischen den strukturellen Schwingungen des Laufrads und den akustischen Schwingungen im Laufradseitenraum besonders effektiv verändert werden. Since there is a high probability for maxima of the structural vibrations and a high excitation potential for acoustic oscillations in the region of the transition from the gap to the impeller side space, the coupling between the structural oscillations can result from the cavity opening into the transition from the gap to the impeller side space via the cavity of the impeller and the acoustic vibrations in the impeller side space can be changed particularly effectively.

In bevorzugter Weise mündet der Hohlraum unmittelbar, d.h. ohne Zwischenpositionierung eines anderen Elements, in den Übergang vom Spalt zum Laufradseitenraum. Besagter Übergang kann insbesondere als Abschnitt/Bereich des Laufradseitenraums oder als Abschnitt/Bereich des Spalts aufgefasst werden. Preferably, the cavity opens immediately, i. without intermediate positioning of another element, in the transition from the gap to the impeller side space. Said transition can be understood in particular as a section / area of the impeller side space or as a section / area of the gap.

Vorzugsweise sind/ist die Dimensionierung und/oder Anordnung des Hohlraums auf mindestens einen Betriebsparameter der Strömungsmaschine abgestimmt. Anders ausgedrückt, die Dimensionierung und/oder Anordnung des Hohlraums kann von mindestens einem Betriebsparameter der Strömungsmaschine, wie z.B. von einer Nenndrehzahl des Laufrads, abhängig sein. Preferably, the dimensioning and / or arrangement of the cavity is / are matched to at least one operating parameter of the turbomachine. In other words, the dimensioning and / or disposition of the cavity may be dependent on at least one operating parameter of the turbomachine, such as e.g. from a nominal speed of the impeller, depending.

Vorteilhafterweise umfasst das Laufrad einen Laufradeintritt sowie einen Laufradaustritt. Außerdem weist die Strömungsmaschine zweckmäßigerweise eine Drehachse auf, um welche das Laufrad rotierbar gelagert ist. Advantageously, the impeller comprises an impeller inlet and an impeller outlet. In addition, the turbomachine expediently has an axis of rotation about which the impeller is rotatably mounted.

Richtungsbezeichnungen, wie z.B. „radial“ und/oder „axial“, können gemäß dem üblichen Verständnis bezüglich der zuvor erwähnten Drehachse verstanden werden. Directional designations, such as "Radial" and / or "axial" may be understood according to the usual understanding of the aforementioned axis of rotation.

Durch den Spalt können der Laufradaustritt und der Laufradseitenraum strömungstechnisch miteinander verbunden sein. Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der Spalt zwischen der zweiten Wandung und dem Laufrad angeordnet ist. Through the gap, the impeller outlet and the impeller side space can be fluidly connected to each other. Furthermore, it is expedient if the gap between the second wall and the impeller is arranged.

In bevorzugter Weise umfasst das Laufrad ein Scheibenelement. Zweckmäßigerweise ist der Laufradseitenraum zumindest abschnittsweise durch das Scheibenelement des Laufrads begrenzt. Ferner ist Laufradseitenraum, wie zuvor erwähnt, zumindest abschnittsweise durch die erste Wandung begrenzt. Das Scheibenelement kann den Laufradseitenraum dabei an einer ersten Seite begrenzen. Die erste Wandung hingegen kann den Laufradseitenraum an einer zweiten Seite, welche insbesondere gegenüberliegend zur ersten Seite angeordnet ist, begrenzen. Preferably, the impeller comprises a disc element. Conveniently, the impeller side space is limited at least in sections by the disk element of the impeller. Furthermore, impeller side space, as mentioned above, at least partially limited by the first wall. The disk element may limit the impeller side space on a first side. The first wall, however, can limit the impeller side space to a second side, which is arranged in particular opposite to the first side.

Das Scheibenelement kann beispielsweise eine Deckscheibe sein. Folglich kann der Laufradseitenraum ein deckenscheibenseitiger Laufradseitenraum sein. The disk element may for example be a cover disk. Thus, the impeller side space may be an airfoil side impeller side space.

Alternativ kann das Scheibenelement eine Radscheibe sein. Entsprechend kann der Laufradseitenraum ein radscheibenseitiger Laufradseitenraum sein. Alternatively, the disc element may be a wheel disc. Accordingly, the impeller side space may be a wheel-side impeller side space.

Außerdem kann eine Eigenfrequenz und/oder Eigenform des Hohlraums auf eine Eigenfrequenz und/oder Eigenform einer Akustikeigenmode in dem Laufradseitenraum abgestimmt sein. Hierbei können die Eigenformen insbesondere die gleiche Anzahl von Knotendurchmessern aufweisen. In addition, a natural frequency and / or natural shape of the cavity may be tuned to a natural frequency and / or eigenform of an acoustic eigenmode in the impeller side space. In this case, the eigenmodes may in particular have the same number of node diameters.

Weiterhin kann der Hohlraum derart dimensioniert und/oder angeordnet sein, dass sich beim Betrieb der Strömungsmaschine ein Bereich maximaler Amplitude einer akustischen Eigenmode innerhalb des Hohlraums, insbesondere mittig innerhalb des Hohlraums, befindet. Ein Bereich minimaler Amplitude der akustischen Eigenmode kann sich dabei im Laufradseitenraum, insbesondere in einem Außenbereich des Laufradseitenraums (d.h. in einem radial von der Drehachse entfernten Bereich des Laufradseitenraums), befinden. Furthermore, the cavity can be dimensioned and / or arranged such that, during operation of the turbomachine, there is a region of maximum amplitude of an acoustic eigenmode within the cavity, in particular centrally within the cavity. An area The minimum amplitude of the acoustic eigenmode can thereby be located in the impeller side space, in particular in an outer region of the impeller side space (ie in a region of the impeller side space remote from the rotation axis).

Vorteilhafterweise ist der Hohlraum axialsymmetrisch ausgebildet, insbesondere bezüglich der Drehachse. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Hohlraum ringförmig ausgebildet ist. Advantageously, the cavity is formed axially symmetrical, in particular with respect to the axis of rotation. It is particularly preferred if the cavity is annular.

Der Hohlraum kann beispielsweise als Kammer ausgebildet sein. Ferner kann der Hohlraum als Nut und/oder als Bohrung ausgebildet sein. Eine solche Ausgestaltung des Hohlraums ist aufwandsgünstig fertig- bzw. realisierbar. The cavity may be formed, for example, as a chamber. Furthermore, the cavity may be formed as a groove and / or as a bore. Such an embodiment of the cavity can be finished or realized in an inexpensive manner.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Außendurchmesser des Hohlraums größer als ein Laufradaustrittsdurchmesser. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Außendurchmesser des Hohlraums 1,1-mal bis 2-mal so groß wie der Laufradaustrittsdurchmesser ist. Als Außendurchmesser des Hohlraums kann das Doppelte des radialen Abstands zwischen der Drehachse und dem radial von der Drehachse am weitesten entfernten Punkt des Hohlraums aufgefasst werden. Als Laufradaustrittsdurchmesser kann das Doppelte des radialen Abstands zwischen der Drehachse und dem radial von der Drehachse am weitesten entfernten Punkt des Laufradaustritts aufgefasst werden. In a preferred embodiment of the invention, an outer diameter of the cavity is larger than an impeller outlet diameter. It is particularly preferred if the outer diameter of the cavity is 1.1 times to 2 times as large as the impeller outlet diameter. The outer diameter of the cavity can be understood to be twice the radial distance between the axis of rotation and the point of the cavity farthest from the axis of rotation. The impeller outlet diameter can be understood to be twice the radial distance between the axis of rotation and the point of the impeller outlet farthest from the axis of rotation.

Vorteilhafterweise umfasst die Strömungsmaschine einen Diffusor. Der Diffusor kann insbesondere dazu eingesetzt werden, kinetische Energie des aus dem Laufrad austretenden Fluids in potenzielle Energie in Form von Druck umzuwandeln. Advantageously, the turbomachine comprises a diffuser. The diffuser can in particular be used to convert kinetic energy of the fluid emerging from the impeller into potential energy in the form of pressure.

Zweckmäßigerweise ist der Diffusor axialsymmetrisch ausgestaltet, insbesondere bezüglich der Drehachse. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Diffusor ringförmig ausgestaltet ist. Conveniently, the diffuser is designed axially symmetrical, in particular with respect to the axis of rotation. It is particularly preferred if the diffuser is of annular design.

Weiter ist es zweckmäßig, wenn die Durchströmöffnung eine Eintrittsöffnung des Diffusors ist. Als Eintrittsöffnung kann dabei eine Öffnung verstanden werden, durch welche das Fluid in den Diffusor eintreten kann. Über seine Durchströmöffnung kann der Diffusor strömungstechnisch mit dem Laufradauslass verbunden sein. It is also expedient if the flow-through opening is an inlet opening of the diffuser. In this case, an opening can be understood as the inlet opening, through which the fluid can enter the diffuser. About its flow-through the diffuser can be fluidly connected to the impeller outlet.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen der Hohlraum, insbesondere dessen Öffnung, und der Laufradseitenraum im Bereich des Übergangs vom Spalt zum Laufradseitenraum zumindest im Wesentlichen die gleiche Dicke auf. According to a preferred embodiment of the invention, the cavity, in particular its opening, and the impeller side space in the region of the transition from the gap to the impeller side space at least substantially the same thickness.

Die Formulierung „zumindest im Wesentlichen die gleiche Dicke“ kann dahingehend verstanden werden, dass der Hohlraum und der Laufradseitenraum im Bereich des Übergangs vom Spalt zum Laufradseitenraum die gleiche Dicke aufweisen oder dass im Bereich des Übergangs vom Spalt zum Laufradseitenraum die Dicke des Hohlraums um höchstens 15%, vorzugsweise um höchstens 10%, von der Dicke des Laufradseitenraums abweicht. The expression "at least substantially the same thickness" can be understood to mean that the cavity and the impeller side space have the same thickness in the region of the transition from the gap to the impeller side space or in the region of the transition from the gap to the impeller side space, the thickness of the cavity by at most 15 %, preferably by at most 10%, deviates from the thickness of the impeller side space.

Weiter ist es bevorzugt, wenn der Hohlraum eine Querschnittsform mit zumindest im Wesentlichen konstanter Dicke aufweist. Eine solche Ausgestaltung des Hohlraums ist besonders aufwandsgünstig fertig- bzw. realisierbar. Further, it is preferred if the cavity has a cross-sectional shape with at least substantially constant thickness. Such a configuration of the cavity can be finished or realized in a particularly cost-effective manner.

Die Formulierung „zumindest im Wesentlichen konstante Dicke“ kann dahingehen verstanden werden, dass die minimale Dicke der Querschnittsform um höchstens 15%, vorzugsweise um höchstens 10%, von der maximalen Dicke der Querschnittform abweicht. The phrase "at least substantially constant thickness" can be understood to mean that the minimum thickness of the cross-sectional shape deviates by at most 15%, preferably by at most 10%, from the maximum thickness of the cross-sectional shape.

Grundsätzlich ist es möglich, dass der Hohlraum eine sich in Richtung der Drehachse aufweitende oder sich in Richtung der Drehachse verjüngende Querschnittsform aufweist. In principle, it is possible for the cavity to have a cross-sectional shape which widens in the direction of the axis of rotation or which tapers in the direction of the axis of rotation.

Ferner ist es bevorzugt, wenn der Hohlraum eine Querschnittsform aufweist, welche senkrecht oder schräg zur Drehachse des Laufrads ausgerichtet ist. Die Ausrichtung der Querschnittsform des Hohlraums kann u.a. in Abhängigkeit von dem für den Hohlraum zur Verfügung stehenden Platz gewählt sein. Ferner kann über die Wahl der Ausrichtung beeinflusst werden, wie stark der Hohlraum die Akustikeigenmoden im Laufradseitenraum in ihren Eigenfrequenzen beeinflusst. Furthermore, it is preferred if the cavity has a cross-sectional shape which is oriented perpendicular or obliquely to the axis of rotation of the impeller. The orientation of the cross-sectional shape of the cavity may be i.a. be selected depending on the space available for the cavity. It can also be influenced by the choice of the orientation, how much the cavity affects the acoustic eigenmodes in the impeller side space in their natural frequencies.

Prinzipiell ist es auch möglich, dass der Hohlraum eine parallel zur Drehachse des Laufrads ausgerichtete Querschnittsform aufweist. In principle, it is also possible that the cavity has a parallel to the axis of rotation of the impeller aligned cross-sectional shape.

Die Strömungsmaschine kann außerdem eine weitere Wandung aufweisen. Ferner kann die Strömungsmaschine einen weiteren Laufradseitenraum aufweisen. Der weitere Laufradseitenraum ist zweckmäßigerweise zumindest abschnittsweise durch das Laufrad begrenzt. Zudem ist es zweckmäßig, wenn der weitere Laufradseitenraum zumindest abschnittsweise durch die weitere Wandung begrenzt ist. The turbomachine can also have a further wall. Furthermore, the turbomachine may have a further impeller side space. The other impeller side space is expediently limited at least in sections by the impeller. In addition, it is expedient if the further impeller side space is limited at least in sections by the further wall.

Zudem kann die Strömungsmaschine einen weiteren Spalt aufweisen. Durch den weiteren Spalt ist die Durchströmöffnung zweckmäßigerweise mit dem weiteren Laufradseitenraum verbunden. Ferner kann der weitere Laufradseitenraum durch den weiteren Spalt strömungstechnisch mit der Durchströmöffnung verbunden sein. Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der Spalt zwischen der zweiten Wandung und dem Laufrad angeordnet ist. In addition, the turbomachine may have a further gap. Through the further gap, the flow-through opening is expediently connected to the other impeller side space. Furthermore, the further impeller side space may be fluidly connected to the flow opening through the further gap. Furthermore, it is expedient if the gap between the second wall and the impeller is arranged.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Strömungsmaschine einen weiteren Hohlraum auf. Der weitere Hohlraum mündet vorteilhafterweise in einen Übergang vom weiteren Spalt zum weiteren Laufradseitenraum. In an advantageous embodiment of the invention, the turbomachine has a further cavity. The additional cavity advantageously opens into a transition from the further gap to the further impeller side space.

Der weitere Hohlraum ermöglicht es vorteilhafterweise, die Stärke der Kopplung zwischen den strukturellen Schwingungen des Laufrads und den akustischen Schwingungen im weiteren Laufradseitenraum zu verändern. So kann der weitere Hohlraum insbesondere die Frequenzähnlichkeit zwischen den Eigenfrequenzen der Akustikeigenmoden im weiteren Laufradseitenraum und den Eigenfrequenzen der Struktureigenmoden des Laufrads und/oder die Formähnlichkeit dieser Eigenmoden verändern. The further cavity advantageously makes it possible to change the strength of the coupling between the structural vibrations of the impeller and the acoustic vibrations in the further impeller side space. Thus, the further cavity may in particular change the frequency similarity between the natural frequencies of the acoustic eigenmodes in the further impeller side space and the natural frequencies of the structural eigenmodes of the impeller and / or the shape similarity of these eigenmodes.

Die Strömungsmaschine weist zweckmäßigerweise ein Gehäuse auf, welches einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Weiter ist es zweckmäßig, wenn die zuvor erwähnten Wandungen Elemente des Gehäuses, sprich Gehäusewandungen, sind. The turbomachine expediently has a housing, which may be formed in one or more parts. It is also expedient if the aforementioned walls are elements of the housing, that is to say housing walls.

Vorzugsweise ist der weitere Laufradseitenraum zumindest abschnittsweise durch ein Scheibenelement des Laufrads, insbesondere durch ein anderes als das zuvor erwähnte Scheibenelement, begrenzt. Wie zuvor erwähnt, ist der weitere Laufradseitenraum zweckmäßigerweise zumindest abschnittsweise durch die weitere Wandung begrenzt ist. Das letztgenannte Scheibenelement kann den weiteren Laufradseitenraum dabei an einer ersten Seite begrenzen. Die weitere Wandung hingegen kann den weiteren Laufradseitenraum an einer zweiten Seite, welche insbesondere gegenüberliegend zur ersten Seite angeordnet ist, begrenzen. Preferably, the further impeller side space is at least partially limited by a disk element of the impeller, in particular by a different than the aforementioned disk element. As previously mentioned, the further impeller side space is expediently limited, at least in sections, by the further wall. The latter disc element can limit the further impeller side space thereby on a first side. The further wall, however, can limit the further impeller side space to a second side, which is arranged in particular opposite to the first side.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist einer der beiden Laufradseitenräume ein deckenscheibenseitiger Laufradseitenraum und der andere der beiden Laufradseitenräume ein radscheibenseitiger Laufradseitenraum. In an advantageous embodiment of the invention, one of the two impeller side spaces is an end face side wheel space and the other of the two impeller side spaces a wheel side impeller side space.

Die beiden Hohlräume können gleich große oder im Wesentlichen gleich große Außendurchmesser aufweisen. Alternativ kann der erstgenannte Hohlraum einen anderen Außendurchmesser – d.h. einen kleineren oder größeren Außendurchmesser – als der weitere Hohlraum aufweisen. The two cavities may have the same size or substantially equal outside diameter. Alternatively, the former cavity may have another outer diameter - i. a smaller or larger outer diameter - as the further cavity.

Der weitere Hohlraum kann eine Querschnittsform aufweisen, die in demselben Winkel zur Drehachse ausgerichtet ist wie eine Querschnittsform des erstgenannten Hohlraums. Alternativ kann die Querschnittsform des erstgenannten Hohlraums in einem anderen Winkel zur Drehachse ausgerichtet sein als die Querschnittsform des weiteren Hohlraums. The further cavity may have a cross-sectional shape which is aligned at the same angle to the axis of rotation as a cross-sectional shape of the first-mentioned cavity. Alternatively, the cross-sectional shape of the former cavity may be oriented at a different angle to the axis of rotation than the cross-sectional shape of the further cavity.

Der Größe des Außendurchmessers des jeweiligen Hohlraums bzw. die Ausrichtung der Querschnittsform des jeweiligen Hohlraums kann u.a. in Abhängigkeit von dem für den jeweiligen Hohlraum zur Verfügung stehenden Platz, von der Geometrie des jeweiligen Laufradseitenraums und/oder von den Strömungsverhältnissen (Druck, Strömungsgeschwindigkeit) im jeweiligen Laufradseitenraum gewählt sein. Ferner kann über die Wahl der Ausrichtungen und/oder der Außendurchmesser beeinflusst werden, wie stark die Hohlräume die Akustikeigenmoden in den Laufradseitenräumen in ihren Eigenfrequenzen beeinflussen. The size of the outer diameter of the respective cavity or the orientation of the cross-sectional shape of the respective cavity may i.a. depending on the space available for the respective cavity, on the geometry of the respective impeller side space and / or on the flow conditions (pressure, flow velocity) in the respective impeller side space. It can also be influenced by the choice of the orientations and / or the outer diameter, how much the cavities affect the acoustic eigenmodes in the impeller side rooms in their natural frequencies.

In bevorzugter Weise ist die Strömungsmaschine eine radiale Strömungsmaschine. Insbesondere kann die Strömungsmaschine ein Radialverdichter sein. The turbomachine is preferably a radial turbomachine. In particular, the turbomachine may be a radial compressor.

Ferner ist es möglich, dass die Strömungsmaschine eine Radialturbine ist. Eine Radialturbine beruht auf einer Umkehrung des physikalischen Prinzips eines Radialverdichters und wird dementsprechend – bei entsprechenden Komponenten wie bei einem Radialverdichter – in entgegengesetzter Strömungsrichtung wie beim Radialverdichter durchströmt. Furthermore, it is possible for the turbomachine to be a radial turbine. A radial turbine is based on a reversal of the physical principle of a centrifugal compressor and is accordingly - in corresponding components as in a centrifugal compressor - flows through in the opposite flow direction as the centrifugal compressor.

Im Falle eines Radialverdichters ist der Laufradeintritt zweckmäßigerweise ein axialer Laufradeintritt und der Laufradaustritt ist zweckmäßigerweise ein radialer Laufradaustritt. Im Falle einer Radialturbine ist umkehrt der Laufradeintritt zweckmäßigerweise ein radialer Laufradeintritt und der Laufradaustritt ist zweckmäßigerweise ein axialer Laufradaustritt. In the case of a centrifugal compressor, the impeller inlet is expediently an axial impeller inlet and the impeller outlet is expediently a radial impeller outlet. In the case of a radial turbine, the impeller inlet expediently reverses a radial impeller inlet and the impeller outlet is expediently an axial impeller outlet.

Weiterhin kann die Strömungsmaschine prinzipiell eine halbaxiale Strömungsmaschine sein. Bei einer solchen Strömungsmaschine strömt das Fluid in einer halbaxialen Richtung vom Laufrad ab. Furthermore, the turbomachine can in principle be a semi-axial turbomachine. In such a turbomachine, the fluid flows in a semi-axial direction from the impeller.

Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen abhängigen Ansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine kombinierbar. Ferner sind Verfahrensmerkmale, gegenständlich formuliert, auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit zu sehen. The description given so far of advantageous embodiments of the invention contains numerous features, which are given in the individual dependent claims partially summarized in several. However, these features may conveniently be considered individually and combined into meaningful further combinations. In particular, these features can be combined individually and in any suitable combination with the turbomachine according to the invention. Furthermore, process features, objectively formulated, can also be seen as a property of the corresponding device unit.

Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das jeweilige Zahlwort eingeschränkt sein. Although some terms are used singularly or in conjunction with a number word in the specification or claims, the scope of the invention is intended to be exhaustive Terms should not be restricted to the singular or the respective number word.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden. The above-described characteristics, features, and advantages of the 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 the embodiments of the invention, which will be described in connection with the drawings. The embodiments serve to illustrate the invention and do not limit the invention to the combinations of features specified therein, not even with respect to functional features. In addition, suitable features of each embodiment may also be explicitly considered isolated, removed from one embodiment, incorporated into another embodiment to supplement it, and combined with any of the claims.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, welche im Weiteren näher erläutert werden. In the drawings, embodiments of the invention are shown, which are explained in more detail below.

Es zeigen: Show it:

1 eine Schnittdarstellung einer radialen Strömungsmaschine mit einem Laufrad, zwei Laufradseitenräumen sowie zwei Hohlräumen, die jeweils strömungstechnisch mit einem der beiden Laufradseitenräumen verbunden sind, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 a sectional view of a radial flow machine with an impeller, two impeller side chambers and two cavities, each of which is fluidly connected to one of the two impeller side chambers, according to a first embodiment;

2 eine Schnittdarstellung einer anderen radialen Strömungsmaschine mit einem Laufrad, zwei Laufradseitenräumen sowie zwei Hohlräumen, die jeweils strömungstechnisch mit einem der beiden Laufradseitenräumen verbunden sind, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und 2 a sectional view of another radial flow machine with an impeller, two impeller side chambers and two cavities, each of which fluidly connected to one of the two impeller side chambers, according to a second embodiment; and

3 eine Schnittdarstellung einer weiteren radialen Strömungsmaschine mit einem Laufrad, zwei Laufradseitenräumen sowie zwei Hohlräumen, die jeweils strömungstechnisch mit einem der beiden Laufradseitenräumen verbunden sind, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. 3 a sectional view of another radial flow machine with an impeller, two impeller side chambers and two cavities, each of which is fluidly connected to one of the two impeller side chambers, according to a third embodiment.

1 zeigt eine radiale Strömungsmaschine 2 in einer Schnittdarstellung. Bei der Strömungsmaschine 2 handelt es sich um einen Radialverdichter. 1 shows a radial flow machine 2 in a sectional view. In the turbomachine 2 it is a radial compressor.

Die Strömungsmaschine 2 umfasst unter anderem ein Laufrad 4, welches um eine Drehachse 6 rotierbar gelagert ist sowie axialsymmetrisch bezüglich der Drehachse 6 ausgestaltet ist. Die Schnittebene des dargestellten Schnitts verläuft entlang besagter Drehachse 6. The turbomachine 2 includes, among other things, an impeller 4 which is about a rotation axis 6 is mounted rotatably and axially symmetrical with respect to the axis of rotation 6 is designed. The sectional plane of the illustrated section runs along said axis of rotation 6 ,

Darüber hinaus umfasst die Strömungsmaschine 2 ein Gehäuse 8, in welchem das Laufrad 4 platziert ist. In addition, the turbomachine includes 2 a housing 8th in which the impeller 4 is placed.

Das Laufrad 4 weist einen axialen Laufradeinlass 10 sowie einen radialen Laufradauslass 12 auf. Darüber hinaus umfasst das Laufrad 4 eine Nabe 14 sowie radial von der Nabe 14 abstehende Schaufeln 16. Zwischen den Schaufeln 16 des Laufrads 4 sind Strömungskanäle ausgebildet, welche von einem Fluid durchströmbar sind. The impeller 4 has an axial impeller inlet 10 and a radial impeller outlet 12 on. In addition, the impeller includes 4 a hub 14 as well as radially from the hub 14 protruding blades 16 , Between the blades 16 of the impeller 4 flow channels are formed, which are traversed by a fluid.

Außerdem weist das Laufrad 4 an einer Seite eine Deckscheibe 18 auf, welche die Schaufeln 16 des Laufrads 4 begrenzt. An der gegenüberliegenden Seite weist das Laufrad 4 eine Radscheibe 20 auf, die einteilig mit der Nabe 14 ausgebildet ist und die Schaufeln 16 miteinander verbindet. In addition, the impeller points 4 a cover disc on one side 18 on which the blades 16 of the impeller 4 limited. On the opposite side has the impeller 4 a wheel disc 20 on, the one-piece with the hub 14 is formed and the blades 16 connects with each other.

Weiterhin weist die Strömungsmaschine 2 einen deckscheibenseitigen Laufradseitenraum 22 sowie einen radscheibenseitigen Laufradseitenraum 24 auf. Der deckscheibenseitige Laufradseitenraum 22 ist einerseits durch die Deckscheibe 18 begrenzt und andererseits abschnittsweise durch eine erste Wandung 26 des Gehäuses 8 begrenzt. Analog ist der radscheibenseitige Laufradseitenraum 24 einerseits durch die Radscheibe 20 begrenzt und andererseits abschnittsweise durch eine zweite Wandung 28 des Gehäuses 8 begrenzt. Furthermore, the turbomachine 2 a cover-side impeller side space 22 and a wheel-side impeller side space 24 on. The cover-side impeller side space 22 is on the one hand by the cover disk 18 limited and on the other hand in sections by a first wall 26 of the housing 8th limited. Analogous is the wheel-disk-side impeller side space 24 on the one hand through the wheel disc 20 limited and on the other hand in sections by a second wall 28 of the housing 8th limited.

Ferner weist die Strömungsmaschine 2 einen ringförmigen, bezüglich der Drehachse 6 axialsymmetrischen Diffusor 30 auf, welcher als eine Hohlkammer im Gehäuse 8 ausgebildet ist. Furthermore, the turbomachine 2 an annular, with respect to the axis of rotation 6 axisymmetric diffuser 30 on, which as a hollow chamber in the housing 8th is trained.

Darüber hinaus umfasst das Gehäuse 8 der Strömungsmaschine 2 eine weitere Wandung 32, welche eine Durchströmöffnung 34 aufweist. Diese Durchströmöffnung 34 bildet einen Einlass des Diffusors 30 und ist im Bereich des radialen Laufradauslasses 12 platziert. In addition, the housing includes 8th the turbomachine 2 another wall 32 which a flow opening 34 having. This flow opening 34 forms an inlet of the diffuser 30 and is in the area of the radial impeller outlet 12 placed.

Die Strömungsmaschine 2 weist außerdem zwischen der Deckscheibe 18 und der weiteren Wandung 32 einen deckscheibenseitigen Spalt 36 auf, durch welchen der deckscheibenseitige Laufradseitenraum 22 mit der Durchströmöffnung 34 und dem Laufradauslass 12 strömungstechnisch verbunden ist. Zudem weist die Strömungsmaschine 2 zwischen der Radscheibe 20 und der weiteren Wandung 32 einen radscheibenseitigen Spalt 38 auf, durch welchen der radscheibenseitige Laufradseitenraum 24 mit der Durchströmöffnung 34 und dem Laufradauslass 12 strömungstechnisch verbunden ist. The turbomachine 2 also points between the cover disk 18 and the other wall 32 a cover-plate gap 36 through which the cover-side impeller side space 22 with the flow opening 34 and the impeller outlet 12 fluidically connected. In addition, the turbomachine 2 between the wheel disc 20 and the other wall 32 a wheel-disk-side gap 38 through which the wheel-side impeller side space 24 with the flow opening 34 and the impeller outlet 12 fluidically connected.

Weiterhin weist die Strömungsmaschine 2 einen deckscheibenseitigen Hohlraum 40 sowie einen radscheibenseitigen Hohlraum 42 auf, die jeweils als Hohlkammer im Gehäuse 8 der Strömungsmaschine 2 ausgebildet sind. Der deckscheibenseitige Hohlraum 40 mündet mit seiner Hohlraumöffnung in einen Übergang 44 vom deckscheibenseitigen Spalt 36 zum deckscheibenseitigen Laufradseitenraum 22, wohingegen der radscheibenseitige Hohlraum 42 mit seiner Hohlraumöffnung in einen Übergang 46 vom radscheibenseitigen Spalt 38 zum radscheibenseitigen Laufradseitenraum 24 mündet. Das heißt, der deckscheibenseitige Hohlraum 40 ist strömungstechnisch mit dem deckscheibenseitigen Laufradseitenraum 22 verbunden und der radscheibenseitige Hohlraum 42 ist strömungstechnisch mit dem radscheibenseitigen Laufradseitenraum 24 verbunden. Der deckscheibenseitige Hohlraum 40 bildet eine Erweiterung des deckscheibenseitigen Laufradseitenraums 22. Entsprechend bildet der radscheibenseitige Hohlraum 42 eine Erweiterung des radscheibenseitigen Laufradseitenraums 24. Furthermore, the turbomachine 2 a cover-plate-side cavity 40 and a wheel-disk-side cavity 42 on, each as a hollow chamber in the housing 8th of the flow machine 2 are formed. The cover-plate-side cavity 40 opens with its cavity opening in a transition 44 from the cover-side gap 36 to the cover-side impeller side space 22 whereas the wheel-disk-side cavity 42 with its cavity opening into a transition 46 from the wheel-side gap 38 to the wheel-side impeller side space 24 empties. That is, the cover-disk-side cavity 40 is fluidically with the cover-side impeller side space 22 connected and the wheel-disk-side cavity 42 is fluidically with the wheel-side impeller side space 24 connected. The cover-plate-side cavity 40 forms an extension of the cover-side impeller side space 22 , Accordingly forms the wheel-disk-side cavity 42 an extension of the wheel-side impeller side space 24 ,

Die beiden Hohlräume 40, 42 sind ringförmig ausgebildet, wobei die Hohlräume 40, 42 axialsymmetrisch bezüglich der zuvor erwähnten Drehachse 6 sind. Ferner weisen die beiden Hohlräume 40, 42 jeweils eine senkrecht zur Drehhachse 6 ausgerichtete Querschnittsform mit konstanter Dicke auf. The two cavities 40 . 42 are annular, wherein the cavities 40 . 42 axially symmetrical with respect to the aforementioned axis of rotation 6 are. Furthermore, the two cavities 40 . 42 one perpendicular to the rotary axis 6 aligned cross-sectional shape with a constant thickness.

Außerdem haben die beiden Hohlräume 40, 42 gleich große Außendurchmesser. Ihre Außendurchmesser entsprechen ca. dem 1,4-fachen des Laufradaustrittsdurchmessers. Zudem weist der deckscheibenseitige Hohlraum 40 im Bereich des Übergangs 44 vom deckscheibenseitigen Spalt 36 zum deckscheibenseitigen Laufradseitenraum 22 in etwa die gleiche Dicke auf wie der deckscheibenseitige Laufradseitenraum 22. Analog weist der radscheibenseitige Hohlraum 42 im Bereich des Übergangs 46 vom radscheibenseitigen Spalt 38 zum radscheibenseitigen Laufradseitenraum 24 in etwa die gleiche Dicke auf wie der radscheibenseitige Laufradseitenraum 24. In addition, the two cavities 40 . 42 equal outside diameter. Their outer diameters correspond to approximately 1.4 times the impeller outlet diameter. In addition, the cover-plate-side cavity 40 in the area of transition 44 from the cover-side gap 36 to the cover-side impeller side space 22 in about the same thickness as the cover-side impeller side space 22 , Analog has the wheel-disk-side cavity 42 in the area of transition 46 from the wheel-side gap 38 to the wheel-side impeller side space 24 approximately the same thickness as the wheel-side impeller side space 24 ,

Die Strömungsmaschine 2 wird zum Verdichten eines Fluids 48, wie z.B. Luft, eingesetzt. Figürlich ist das Fluid 48 in Form von Pfeilen, welche zugleich die Strömungsrichtung 50 des Fluids 48 angeben, symbolisch dargestellt. The turbomachine 2 is used to compact a fluid 48 , such as air, used. Figurative is the fluid 48 in the form of arrows, which at the same time the flow direction 50 of the fluid 48 specify, represented symbolically.

Während des Betriebs der Strömungsmaschine 2 strömt das Fluid 48 axial durch den Laufradeinlass 10 in das Laufrad 4 bzw. in die durch die Schaufeln 16 gebildeten Strömungskanäle ein. Das Fluid 48 wird durch das Laufrad 4 in Rotation versetzt und verlässt das Laufrad 4 radial durch den Laufradauslass 12. During operation of the turbomachine 2 the fluid flows 48 axially through the impeller inlet 10 in the wheel 4 or in through the blades 16 formed flow channels. The fluid 48 gets through the impeller 4 set in rotation and leaves the impeller 4 radially through the impeller outlet 12 ,

Ein Großteil des aus dem Laufrad 4 austretenden Fluids 48 strömt in den Diffusor 30. Zudem strömt ein Teil des aus dem Laufrad 4 austretenden Fluids 48 – als Leckageströmung – in die beiden Laufradseitenräume 22, 24 und durchströmt die Laufradseitenräume 22, 24 radial nach innen, d.h. entgegen der Strömungsrichtung 50 innerhalb des Laufrads 4. Much of the out of the wheel 4 leaking fluid 48 flows into the diffuser 30 , In addition, a part of the flows out of the impeller 4 leaking fluid 48 - As leakage flow - in the two impeller side rooms 22 . 24 and flows through the impeller side rooms 22 . 24 radially inward, ie opposite to the flow direction 50 inside the wheel 4 ,

Im Betrieb verursacht die Strömungsmaschine 2 – bedingt durch die hohe Geschwindigkeit des durch das Laufrad 4 hindurchströmenden Fluids 48 sowie durch eine Interaktion von Rotor- und Statorkomponenten – hohe Druck-/Schallemissionen. Die auftretenden Druck-/Schallwellen breiten sich über das Fluid 48 auch in die Laufradseitenräume 22, 24 aus. In operation, the turbomachine causes 2 - due to the high speed of the impeller 4 flowing fluid 48 as well as an interaction of rotor and stator components - high pressure / noise emissions. The occurring pressure / sound waves propagate over the fluid 48 also in the wheel side rooms 22 . 24 out.

Durch die druckbedingte Strömungsanregung in den Laufradseitenräumen 22, 24 besteht ein Anregungspotential für akustische Schwingungen des Fluids 48 in den Laufradseitenräumen 22, 24. Due to the pressure-induced flow excitation in the impeller side rooms 22 . 24 there is an excitation potential for acoustic vibrations of the fluid 48 in the impeller side rooms 22 . 24 ,

Die zuvor erwähnten Hohlräume 40, 42 der Strömungsmaschine 2 bewirken, dass sich die Frequenzähnlichkeit zwischen den Akustikeigenmoden in den Laufradseitenräumen 22, 24 und den Strukturmoden des Laufrads 4 und deren Formähnlichkeit verändern (verglichen mit einer Strömungsmaschine ohne solche Hohlräume), wodurch wiederum das Betriebsverhalten der Strömungsmaschine 2 beeinflusst wird. The previously mentioned cavities 40 . 42 the turbomachine 2 cause the frequency similarity between the acoustic eigenmodes in the impeller sidewalls 22 . 24 and the structural modes of the impeller 4 and their shape similarity change (compared with a turbomachine without such cavities), which in turn the performance of the turbomachine 2 being affected.

Die Beschreibungen der nachfolgenden Ausführungsbeispiele beschränken sich jeweils primär auf die Unterschiede zum vorhergehenden, im Zusammenhang mit 1 diskutierten Ausführungsbeispiel, auf das bezüglich gleichbleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleiche bzw. einander entsprechende Elemente sind, soweit zweckdienlich, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind. The descriptions of the following embodiments are each limited primarily to the differences from the preceding, in connection with 1 discussed embodiment, to which reference is made with respect to the same features and functions. Essentially identical or corresponding elements are, as far as appropriate, designated by the same reference numerals and features not mentioned are taken over in the following exemplary embodiments without being described again.

2 zeigt eine andere radiale Strömungsmaschine 52 in einer Schnittdarstellung. 2 shows another radial flow machine 52 in a sectional view.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel aus 1 dadurch, dass beide Hohlräume 40, 42 unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen. The present embodiment differs from the embodiment 1 in that both cavities 40 . 42 have different outer diameter.

Zeichnungsgemäß weist der deckscheibenseitige Hohlraum 40 einen kleineren Außendurchmesser auf als der radscheibenseitige Hohlraum 42. Im vorliegenden Fall entspricht der Außendurchmesser des deckscheibenseitigen Hohlraums 40 ca. dem 1,2-fachen des Laufradaustrittsdurchmessers, wohingegen der Außendurchmesser des radscheibenseitigen Hohlraums 42 ca. dem 1,5-fachen des Laufradaustrittsdurchmessers entspricht. According to the drawing, the cover-plate-side cavity 40 a smaller outer diameter than the wheel-disk-side cavity 42 , In the present case, the outer diameter of the cover-plate-side cavity corresponds 40 approximately 1.2 times the impeller outlet diameter, whereas the outer diameter of the wheel-disk-side cavity 42 approximately 1.5 times the impeller outlet diameter.

Grundsätzlich wäre es möglich, dass der deckscheibenseitige Hohlraum 40 einen größeren Außendurchmesser aufweist als der radscheibenseitige Hohlraum 42. In principle, it would be possible for the cover-plate-side cavity 40 has a larger outer diameter than the wheel-disk-side cavity 42 ,

3 zeigt eine weitere radiale Strömungsmaschine 54 in einer Schnittdarstellung. 3 shows a further radial flow machine 54 in a sectional view.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel aus 1 dadurch, dass der radscheibenseitige Hohlraum 42 eine Querschnittform aufweist, die schräg (und nicht senkrecht wie im Ausführungsbeispiel aus 1) zur Drehachse 6 ausgerichtet ist. Im vorliegenden Fall weist der radscheibenseitige Hohlraum 42 eine Querschnittform auf, die in einem Winkel von ca. 70° zur Drehachse 6 ausgerichtet ist. The present embodiment differs from the embodiment 1 in that the wheel-disk-side cavity 42 has a cross-sectional shape, the obliquely (and not perpendicular as in the embodiment of 1 ) to the axis of rotation 6 is aligned. In the present case, the wheel-disk-side cavity 42 a cross-sectional shape at an angle of about 70 ° to the axis of rotation 6 is aligned.

Grundsätzlich wäre es möglich, dass anstelle des radscheibenseitigen Hohlraums 42 der deckscheibenseitige Hohlraum 40 eine Querschnittform aufweist, die schräg zur Drehachse 6 ausgerichtet ist. In principle, it would be possible that instead of the wheel-disk-side cavity 42 the cover-plate-side cavity 40 has a cross-sectional shape which is oblique to the axis of rotation 6 is aligned.

Es ist aber auch denkbar, dass sowohl der deckscheibenseitige Hohlraum 40 als auch der radscheibenseitige Hohlraum 42 eine Querschnittform aufweisen, die schräg zur Drehachse 6 ausgerichtet ist. Hierbei können die Querschnittform des deckscheibenseitigen Hohlraums 40 und die Querschnittform des radscheibenseitigen Hohlraums 42 symmetrisch oder asymmetrisch bezüglich des Diffusors 30 ausgerichtet sein. But it is also conceivable that both the cover-plate-side cavity 40 as well as the wheel-disk-side cavity 42 have a cross-sectional shape which is oblique to the axis of rotation 6 is aligned. Here, the cross-sectional shape of the cover-plate-side cavity 40 and the cross-sectional shape of the wheel-disc-side cavity 42 symmetric or asymmetric with respect to the diffuser 30 be aligned.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom without departing from the scope of the invention.

Claims

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) with an impeller ( 4 ), a first wall ( 26 . 28 ), an impeller side space ( 22 . 24 ), which at least in sections by the impeller ( 4 ) and at least in sections through the first wall ( 26 . 28 ) is limited, a second wall ( 32 ), which a flow opening ( 34 ), and a gap ( 36 . 38 ), through which the flow-through opening ( 34 ) with the impeller side space ( 22 . 24 ), characterized by a cavity ( 40 . 42 ), which is in a transition ( 44 . 46 ) from the gap ( 36 . 38 ) to the impeller side space ( 22 . 24 ) opens.

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to claim 1, characterized in that the impeller ( 4 ) a disk element ( 18 . 20 ) and the impeller side space ( 22 . 24 ) at least in sections through the disk element ( 18 . 20 ) of the impeller ( 4 ) and at least in sections through the first wall ( 26 . 28 ) is limited.

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to claim 2, characterized in that the disc element ( 18 . 20 ) a cover disc ( 18 ) and the impeller side space ( 22 . 24 ) an end-wheel-side impeller side space ( 22 ).

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to claim 2, characterized in that the disc element ( 18 . 20 ) a wheel disc ( 20 ) and the impeller side space ( 22 . 24 ) a wheel-side impeller side space ( 24 ).

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity ( 40 . 42 ) is axially symmetrical, in particular annular, is formed.

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an outer diameter of the cavity ( 40 . 42 ) is larger than an impeller outlet diameter, in particular 1.1 times to 2 times as large as the impeller outlet diameter.

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to one of the preceding claims, characterized by a diffuser ( 30 ), wherein the flow-through opening ( 34 ) an inlet opening of the diffuser ( 30 ).

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity ( 40 . 42 ) and the impeller side space ( 22 . 24 ) in the area of transition ( 44 . 46 ) from the gap ( 36 . 38 ) to the impeller side space ( 22 . 24 ) have at least substantially the same thickness.

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cavity ( 40 . 42 ) has a cross-sectional shape with at least substantially constant thickness.

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to one of the preceding claims, characterized by a rotation axis ( 6 ) around which the impeller ( 4 ) is rotatably mounted, wherein the cavity ( 40 . 42 ) has a cross-sectional shape which is perpendicular or oblique to the axis of rotation ( 6 ) is aligned.

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to one of the preceding claims, characterized by a further wall ( 26 . 28 ), another impeller side space ( 22 . 24 ), which at least in sections by the impeller ( 4 ) as well as at least in sections by the further wall ( 26 . 28 ), another gap ( 36 . 38 ), through which the flow-through opening ( 34 ) with the further impeller side space ( 22 . 24 ) and another cavity ( 40 . 42 ), which in one Crossing ( 44 . 46 ) from the further gap ( 36 . 38 ) to the further impeller side space ( 22 . 24 ) opens.

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to claim 11, characterized in that the further impeller side space ( 22 . 24 ) at least in sections by a disk element ( 18 . 20 ) of the impeller ( 4 ) as well as at least in sections by the further wall ( 32 ) is limited, wherein one of the two impeller side rooms ( 22 . 24 ) an end-wheel-side impeller side space ( 22 ) and the other of the two impeller side rooms ( 22 . 24 ) a wheel-side impeller side space ( 24 ).

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to claim 11 or 12, characterized in that both cavities ( 40 . 42 ) have the same outer diameter.

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to claim 11 or 12, characterized in that the first-mentioned cavity ( 40 . 42 ) has a different outer diameter than the further cavity ( 40 . 42 ).

Turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbomachine ( 2 . 52 . 54 ) is a radial flow machine, in particular a radial compressor, is.