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    • 专利摘要:
    EineAxialströmungsturbinehat einen Abgasdiffusor mit einem nabenseitigen Rohr (17) und einemaußenseitigenRohr (18). In dem Abgasdiffusor sind vordere Streben (20) und hintereStreben (21) so angeordnet, dass sie eine Strömung eines Arbeitsfluids kreuzen.Eine hinter der vorderen Strebe erzeugte Wirbelströmung wirdvon der hinteren Strebe weggelenkt und passiert einen Zwischenraumzwischen einem Paar der hinteren Streben. Andernfalls trifft einehinter der vorderen Strebe erzeugte Wirbelströmung auf die Vorderfläche bzw.Vorderseite der hinteren Strebe. Die Anzahl der vorderen Streben istgleich der oder ein Vielfaches der der hinteren Streben.
    公开号:DE102004022063A1
    申请号:DE200410022063
    申请日:2004-05-05
    公开日:2004-12-09
    发明作者:Kouichi Takasago Ishizaka；Ronald Miami Takahashi；Susumu Takasago Wakazono；Masanori Takasago Yuri
    申请人:Mitsubishi Heavy Industries Ltd；
    IPC主号:F01D5-14
    专利说明:
    [0001] DieseErfindung bezieht sich auf einen Abgasdiffusor für eine Axialströmungsturbine.
    [0002] Beieiner Axialströmungsturbinewird Arbeitsfluid, das aus der letzten Stufe von sich drehendenSchaufeln ausgetreten ist, übereinen Abgasdiffusor ausgestoßen. 12 ist eine schematische Axial-Schnittansichteines Teils einer Axialströmungsturbine 1,welche die Positionsbeziehung zwischen den sich drehenden Schaufelnund dem Abgasdiffusor zeigt. Die Axialströmungsturbine 1 ist eineGasturbine mit einem Turbinengehäuse 10,in dem mehrere Schaufelreihen/-stufen, von denen jede aus stationären bzw.Leitschaufeln 11 und sich drehenden Laufschaufeln 12 besteht,installiert sind. Die Laufschaufeln 12 sind an einem Rotor 13 installiert,wobei das Hinterende des Rotors 13 durch ein Lager (Radiallager) 15 ineinem Lagergehäuse 14 gelagertist. Das Lagergehäuse 14 istdurch mehrere Streben 20 gehaltert, welche die Strömung desArbeitsfluids in einer Radialrichtung kreuzen, so dass das Lagergehäuse 14 konzentrischmit dem Zentrum des Turbinengehäuses 10 ist.Der Begriff "Strebe" bzw. "Verstrebung" bedeutet hier eineStruktur mit einem Halterungselement und einer Verkleidung, welchedas Halterungselement bedeckt, um den Widerstand gegenüber demFluid zu reduzieren.
    [0003] DerPfeil F in 12 zeigtdie Strömungdes Arbeitsfluids. Das aus den Laufschaufeln 12 in der letztenStufe ausströmendeArbeitsfluid wird übereinen Abgasdiffusor 16 ausgestoßen. Der Abgasdiffusor 16 bestehtaus einem nabenseitigen Rohr 17 und einem spitzenseitigenRohr 18, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, umeinen ringförmigen Strömungsdurchgangdazwischen zu bilden. Das nabenseitige Rohr 17 hat einezylindrische Form, währenddas spitzenseitige Rohr 18 eine Kegelstumpfform hat, derenDurchmesser zur stromabwärtigen Seitegrößer wird.Daher nimmt die Querschnittsflächedes Strömungsdurchgangsin dem Abgasdiffusor 16 von der stromaufwärtigen Seitezur stromabwärtigenSeite hin zu und bildet einen sogenannten konischen Diffusor.
    [0004] DieStreben 20 halten die Form des ringförmigen Strömungsdurchgangs durch Aufrechterhalten desZwischenraums zwischen dem nabenseitigen Rohr 17 und demspitzenseitigen Rohr 18 und durch Haltern dieser Rohreim Turbinengehäuse 10.
    [0005] Beispieleder Streben oder der sie bedeckenden Verkleidungen können inder offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-5096 oderin der veröffentlichtenjapanischen Patentanmeldung Nr. H6-3145 eingesehen werden.
    [0006] EineGasturbine 1, wie sie in 12 gezeigt ist,muss mit einem großenund langen Abgasdiffusor 16 versehen sein. Um einen solchengroßenund langen Diffusor 16 zu bauen, werden die Streben sowohl ander stromaufwärtigenals auch der stromabwärtigenSeite installiert. Die in 12 gezeigtenStreben 20 sind an der stromaufwärtigen Seite angeordnet undwerden nachstehend als "vordereStreben" bezeichnet.Die an der stromabwärtigenSeite angeordneten Streben (außerhalbdes Bereichs der 12) werdennachstehend als "hintereStreben" bezeichnet.
    [0007] Strebensind zwar unerlässlicheElemente, um den Abgasdiffusor 16 zu bilden, sie verursachen jedochunweigerlich einen Verlust im Abgasstrom. Dies wird durch Bezugnahmeauf 13 und die folgendenAusführungenerläutert.
    [0008] 13 bis 15 sind schematische Schnittansichtendes Abgasdiffusors 16. 13 zeigtdie Ansicht der hinteren Streben 21, von den vorderen Streben 20 ausbetrachtet. 14 ist eineQuerschnittansicht an der Stelle der vorderen Streben 20,und 15 ist eine Querschnittansichtan der Stelle der hinteren Streben 21. In diesen Fig.engeben Doppellinien die vorderen Streben 20 an, und dickedurchgezogene Linien geben die hinteren Streben 21 an.Die vorderen Streben 20 sind Tangentialstreben, wovon essechs gibt. Die hinteren Streben 21 sind radiale Streben,wovon es drei gibt.
    [0009] Wennder Abgasdampf durch den Abgasdiffusor 16 strömt, kommtes zu einer Wirbelschleppe bzw. Wirbelzone hinter jeder der vorderenStreben 20. Je nach der Beziehung zwischen der Wirbelschleppeund den hinteren Streben 21 treten verschiedene Wirkungenauf.
    [0010] Wiebei 15 sind die 16 bis 10 ebenfalls schematische Schnittansichtendes Abgasdiffusors 16 an der Stelle der hinteren Streben 21.Diese Fig.en zeigen die Ergebnisse von Simulationen der Abgasstromtrennungbzw. -ablösungbei verschiedenen Phasenwinkeln (das heißt Versatzwinkel in der Axialströmungsrichtung)der hinteren Streben 21 in Bezug auf die vorderen Streben 20.
    [0011] 16 zeigt das Ergebnis einerSimulation, die mit den unter einem Phasenwinkel von null Grad inBezug auf die vorderen Streben 20 angeordneten hinterenStreben 21 durchgeführtwurde. Eine Trennung bzw. Ablösungder Abgasströmungtritt an den Seitenflächender hinteren Streben 21 auf, womit die Ausstoßleistungverschlechtert wird.
    [0012] 17 zeigt das Ergebnis einermit den unter einem Phasenwinkel von minus 7,5 Grad in Bezug aufdie vorderen Streben 20 angeordneten hinteren Streben 21 ausgeführten Simulation.Die Trennung bzw. Ablösungder Abgasströmungerfolgt an der Innenflächedes spitzenseitigen Rohrs 18, was eine Verschlechterungder Ausstoßleistungergibt. Der Grad der Verschlechterung der Ausstoßleistung ist hier weit höher alsim Fall der unter dem Phasenwinkel von null Grad durchgeführten Simulation.
    [0013] 18 zeigt das Ergebnis einerSimulation, die mit unter einem Phasenwinkel von 225° in Bezug aufdie vorderen Streben 20 angeordneten hinteren Streben 21 durchgeführt wurde.Die Trennung bzw. Ablösungder Abgasströmungerfolgt an der Außenfläche desnabenseitigen Rohrs 17, wodurch die Ausstoßleistungverschlechtert wird. Der Grad der Verschlechterung der Ausstoßleistungist hier in etwa der gleiche wie im Fall der unter einem Phasenwinkelvon null Grad durchgeführtenSimulation.
    [0014] Obwohldies in keiner Figur dargestellt ist, gibt es einen Punkt um einenPhasenwinkel von 350° herum,bei dem sich die Ausstoßleistungextrem verschlechtert.
    [0015] 19 zeigt das Ergebnis einerSimulation, die mit den unter einem Phasenwinkel von 135° in Bezugauf die vorderen Streben 20 angeordneten hinteren Strebendurchgeführtwurde. Eine Trennung bzw. Ablösungder Abgasströmungkommt kaum vor, und der Grad der Verschlechterung der Ausstoßleistungist gering.
    [0016] Hauptaufgabeder Erfindung ist es, die Struktur und Kon- Fig.ation der Streben auf der Basisder obigen Erkenntnis zu modifizieren, um die Leistung des Abgasdiffusorszu verbessern.
    [0017] Umdie oben erwähnteAufgabe zu erfüllen, sindgemäß der Erfindungin einem Abgasdiffusor für eineAxialströmungsturbine,bei der der Abgasdiffusor vordere Streben und hintere Streben umfasst,die alle in einer Abgasströmungvon Arbeitsfluid angeordnet sind, sind die vorderen Streben unddie hinteren Streben derart angeordnet, dass hinter den vorderenStreben erzeugte Wirbelschleppen bzw. Wirbelzonen von den hinterenStreben abgelenkt werden und durch einen Zwischenraum zwischen einem Paarder hinteren Streben hindurchgehen. Bei diesem Aufbau verursachtdie Wirbelschleppe kaum eine Ablösungan den Seitenflächender hinteren Streben. Dies trägtdazu bei, eine Verschlechterung der Ausstoßleistung zu verringern.
    [0018] Gemäß der Erfindungsind bei einem Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine,bei der der Abgasdiffusor vorderen Streben und hinteren Strebenaufweist, die alle in einer Abgasströmung eines Arbeitsfluids angeordnetsind, die vorderen Streben und die hinteren Streben derart angeordnet,dass hinter den vorderen Streben erzeugte Wirbelschleppen auf dieVorderseiten der hinteren Streben treffen. Bei diesem Aufbau bewirktdie Wirbelschleppe zwar eine Ablösungan der Seitenflächeder hinteren Strebe, der Grad der Verschlechterung der Ausstoßleistungist jedoch relativ gering.
    [0019] Gemäß der Erfindungsind bei einem Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine,bei der der Abgasdiffusor vordere Streben und hintere Streben aufweist,die alle in einer Abgasströmungeines Arbeitsfluids angeordnet sind, die vorderen Streben und diehinteren Streben derart angeordnet, dass Wirbelschleppen, die hinterden vorderen Streben erzeugt werden, durch einen Zwischenraum zwischen einemPaar der hinteren Streben hindurchgehen.
    [0020] Alternativist gemäß der Erfindungdie Anzahl der vorderen Streben gleich der Anzahl der hinteren Strebenoder ein Vielfaches derselben. Dieser Aufbau erleichtert es, irgendwelcheder hinteren Streben derart anzuordnen, dass die Wirbelschleppedurch den Zwischenraum zwischen einem Paar der hinteren Strebenhindurchgeht.
    [0021] Gemäß der Erfindungsind bei einem Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine,bei der der Abgasdiffusor vordere Streben und hintere Streben aufweist,die alle in einer Abgasströmungeines Arbeitsfluids angeordnet sind, die vorderen Streben und diehinteren Streben derart angeordnet, dass hinter den vorderen Strebenerzeugte Wirbelschleppen gegen die Vorderseiten der hinteren Strebentreffen.
    [0022] Alternativist gemäß der Erfindungdie Anzahl der vorderen Streben gleich der Anzahl der hinteren Strebenoder beträgtein Vielfaches derselben. Dieser Aufbau erleichtert es, irgendwelcheder hinteren Streben derart anzuordnen, dass die Wirbelschleppe gegendie Vorderflächebzw. Vorderseite der hinteren Streben schlägt.
    [0023] Gemäß der Erfindungsind bei einem Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine,bei der der Abgasdiffusor vordere Streben und hintere Streben aufweist,die alle in einer Abgasströmungeines Arbeitsfluids angeordnet sind, die vorderen Streben und/oderdie hinteren Streben mit ihren nabenseitigen Abschnitten im Vergleichzu den spitzenseitigen Abschnitten stromaufwärts verschoben. Dieser Aufbauermöglichtes, die radiale Verteilung der Abgasströmung in der Abgasdiffusor zusteuern und die Ablösungder Abgasströmungan der Nabenseite einzuschränken.
    [0024] Gemäß der Erfindungsind bei einem Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine,bei der der Abgasdiffusor vordere Streben und hintere Streben aufweist,die alle in einer Abgasströmungeines Arbeitsfluids angeordnet sind, die vorderen Streben und/oderdie hinteren Streben mit ihren spitzenseitigen Abschnitten im Vergleichzu den nabenseitigen Abschnitten stromaufwärts versetzt. Dieser Aufbau ermöglicht es,die radiale Verteilung der Abgasströmung im Abgasdiffusor zu steuernund die Ablösung derAbgasströmungan der Spitzenseite einzuschränken.
    [0025] Gemäß der Erfindungsind bei einem Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine,bei der der Abgasdiffusor vordere Streben und hintere Streben aufweist,die alle in einer Abgasströmungvon Arbeitsfluid angeordnet sind, die Mittelabschnitte der vorderenStreben und/oder der hinteren Streben im Vergleich zu ihren nabenseitigenund spitzenseitigen Abschnitten stromabwärts versetzt. Dieser Aufbau ermöglicht es,die radiale Verteilung der Abgasströmung in dem Abgasdiffusor zusteuern und die Ablösungder Abgasströmungsowohl an der Nabenseite als auch an der Spitzenseite einzuschränken.
    [0026] Gemäß der Erfindungsind bei einem Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine,bei der der Abgasdiffusor vordere Streben und hintere Streben aufweist,die alle in einer Abgasströmungvon Arbeitsfluid angeordnet sind, die Seitensilhouetten der vorderenStreben und/oder der hinteren Streben derart ausgebildet, dass dieBogensehnenlänge(cord length) an den Naben- und Spitzenseiten länger ist als im Mittelabschnitt.Dieser Aufbau ermöglichtes, die radiale Verteilung der Abgasströmung im Abgasdiffusor zu steuernund die Ablösungder Abgasströmungsowohl an der Nabenseite als auch an der Spitzenseite einzuschränken.
    [0027] Gemäß der Erfindungsind bei einem Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine,bei der der Abgasdiffusor vordere Streben und hintere Streben aufweist,die alle in einer Abgasströmungvon Arbeitsfluid angeordnet sind, die Seitensilhouetten der vorderenStreben und/oder der hinteren Streben derart ausgebildet, dass dieBogensehnenlängean der Naben- undder Spitzenseite kürzerist als im Mittelabschnitt. Dieser Aufbau ermöglicht es, die radiale Verteilungder Abgas strömungim Abgasdiffusor zu steuern und die Ablösung der Abgasströmung sowohlan der Nabenseite als auch an der Spitzenseite einzuschränken.
    [0028] Gemäß der Erfindunghaben bei einem Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine,bei der der Abgasdiffusor vordere Streben und hintere Streben aufweist,die alle in einer Abgasströmungvon Arbeitsfluid angeordnet sind, die vorderen Streben und/oderdie hinteren Streben in der Form variierende Querschnitte in derRadialrichtung des Abgasdiffusors. Dieser Aufbau ermöglicht es,die radiale Verteilung der Abgasströmung im Abgasdiffusor zu steuernund die Ablösungder Abgasströmungsowohl an der Nabenseite als auch an der Spitzenseite einzuschränken.
    [0029] Gemäß der Erfindunghaben bei einem Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine,bei der der Abgasdiffusor vordere Streben und hintere Streben aufweist,die alle in einer Abgasströmungvon Arbeitsfluid angeordnet sind, die vorderen Streben und/oderdie hinteren Streben bogenförmigevordere Silhouetten. Dieser Aufbau ermöglicht es, die radiale Verteilungder Abgasströmungim Abgasdiffusor zu steuern und die Ablösung der Abgasströmung sowohlan der Nabenseite als auch an der Spitzenseite einzuschränken.
    [0030] Dieseund andere Zielsetzungen und Merkmale der Erfindung gemäß der bevorzugtenAusführungsformenwerden im Einzelnen in der folgenden detaillierten Beschreibungin Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahmeauf die beigefügtenZeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
    [0031] 1 eine schematische Teil-Axial-Schnittansichtdes Abgasdiffusors gemäß einerersten Ausführungsformder Erfindung,
    [0032] 2 eine schematische Teil-Schnittansicht zurDarstellung der Anordnung der Streben in dem Abgasdiffusor gemäß der erstenAusführungsform derErfindung,
    [0033] 3 eine schematische Teil-Schnittansicht zurDarstellung der Anordnung der Streben in dem Abgasdiffusor gemäß einerzweiten Ausführungsformder Erfindung,
    [0034] 4 eine schematische Teil-Axial-Schnittansichtdes Abgasdiffusors gemäß einerdritten Ausführungsformder Erfindung,
    [0035] 5 eine schematische Teil-Axial-Schnittansichtdes Abgasdiffusors gemäß einervierten Ausführungsformder Erfindung,
    [0036] 6 eine schematische Teil-Axial-Schnittansichtdes Abgasdiffusors gemäß einerfünftenAusführungsformder Erfindung,
    [0037] 7 eine schematische Teil-Axial-Schnittansichtdes Abgasdiffusors gemäß einersechsten Ausführungsformder Erfindung,
    [0038] 8 eine schematische Teil-Axial-Schnittansichtdes Abgasdiffusors gemäß einersiebten Ausführungsformder Erfindung,
    [0039] 9 eine Vorderansicht einerStrebe gemäß einerachten Ausführungsformder Erfindung,
    [0040] 10 eine Vorderansicht einerStrebe gemäß einerneunten Ausführungsformder Erfindung,
    [0041] 11 eine Schnittansicht zurDarstellung einer modifizierten Struktur einer Strebe,
    [0042] 12 eine schematische Teil-Axial-Schnittansichteiner Axialströmungsturbine,
    [0043] 13 eine schematische Schnittansichteines Abgasdiffusors,
    [0044] 14 eine schematische Schnittansicht desan den vorderen Streben durchschnittenen Abgasdiffusors,
    [0045] 15 eine schematische Schnittansicht desan den hinteren Streben durchschnittenen Abgasdiffusors,
    [0046] 16 eine schematische Schnittansicht desan den hinteren Streben durchschnittenen Abgasdiffusors zur Darstellungdes Ergebnisses einer simulierten Abgasströmung,
    [0047] 17 eine schematische Schnittansicht ähnlich der 16, wobei der Phasenwinkelder hinteren Strebe verändertist,
    [0048] 18 eine schematische Schnittansicht ähnlich der 16, wobei der Phasenwinkelder hinteren Streben stärker alsin 17 verändert ist,und
    [0049] 19 eine schematische Schnittansicht ähnlich der 16, wobei der Phasenwinkelder hinteren Strebe gegenüber 18 verändert ist.
    [0050] UnterBezugnahme auf die 1 bis 11 werden nachstehend Ausführungsformender Erfindung beschrieben.
    [0051] 1 ist eine schematischeTeil-Axial-Schnittansicht des Abgasdiffusors gemäß einer ersten Ausführungsformder Erfindung. 2 eine schematischeTeil-Schnittansicht zur Darstellung der Anordnung der Streben, auseiner unterschiedlichen Richtung zu 1 betrachtet.Der Abgasdiffusor 16 gemäß 1 ist ein konischer Diffusor ähnlich dem Abgasdiffusorin 12. Ein nabenseitigesRohr 17 in Zylinderform ist konzentrisch zu einem endseitigen Rohr 18 inKegelstumpfform angeordnet, wodurch zwischen ihnen ein ringförmiger Strömungsdurchganggebildet ist. In dem Strömungsdurchgangsind vordere Streben 20 und hintere Streben 21 axialin einem Intervall im Abgasdiffusor 16 angeordnet.
    [0052] DerAbstand zwischen den vorderen Streben 20 und den hinterenStreben 21 ist durch die folgende Formel festgelegt, wobeiL' der Abstand zwischen dem/denHinterende(n) der vorderen Streben 20 und dem/den Vorderende(n)der hinteren Streben 21 ist, und ΔR die mittlere Höhe der vorderenStreben 20 ist. L' < 4ΔR
    [0053] Wiein 2 gezeigt ist, sinddie vorderen Streben 20 und die hinteren Streben 21 derartangeordnet, dass die Wirbelzone bzw. Wirbelströmung oder -schleppe 30,die hinter der vorderen Strebe 20 erzeugt wird, von denhinteren Streben 21 abgeleitet wird und durch einen Zwischenraumzwischen einem Paar der hinteren Streben 21 hindurchgeht.Der in 2 gezeigte Zustandentspricht der Situation der in 19 gezeigtenPhase, bei der die hinteren Streben unter einem Phasenwinkel von135° inBezug auf die vorderen Streben angeordnet sind.
    [0054] Beider oben genannten Ausgestaltung passiert die Wirbelströmung 30 einenZwischenraum zwischen einem Paar der hinteren Streben 21,ohne durch irgendeine der hinteren Streben 21 gestört zu werdenund bewirkt somit kaum die Ablösungder Abgasströmung 31 ander Seitenflächeder hinteren Strebe(n) 21. Daher ist der Grad der Verschlechterungbzw. Beeinträchtigungder Ausstoßleistunggeringfügig.
    [0055] DerAufbau des Abgasdiffusors 16 gemäß der ersten Ausführungsformist besonders wirksam, wenn er die folgende Bedingung erfüllt, beider A1 die Flächedes ringförmigenStrömungsdurchgangsam Auslass (dem hinteren Ende) der vorderen Streben 20 ist,und A2 die Flächedes ringförmigenStrömungsdurchgangsam Auslass (dem hinteren Ende) der hinteren Streben 21 ist: A2 / A1 > 1,5
    [0056] Wennder Neigungswinkel θ desendseitigen Rohrs 18 (siehe 1)größer als6° ist,kommt es leicht zur Loslösungder Abgasströmung 31 anden Seitenflächender hinteren Streben 21. Indem die Wirbelströmung 30 durcheinen Zwischenraum zwischen einem Paar der hinteren Streben 21 geleitet wird,ohne durch irgendeine der hinteren Streben 21 gestört bzw.beeinflußtzu werden, kann die Ablösung derAbgasströmung 31 auchunter den oben genannten Bedingungen, die für gewöhnlich die Ablösung derAbgasströmungfördern,reduziert werden.
    [0057] DieAnzahl der vorderen Streben 20 ist gleich oder ein Vielfachesder Anzahl der hinteren Streben 21. Dies erleichtert dieAnordnung irgendeiner der hinteren Streben 21 derart, dassdie Wirbelströmung 30 vonder hinteren Strebe 21 abgelenkt wird, und durch einenZwischenraum zwischen einem Paar der hinteren Streben 21 hindurchgeht.
    [0058] 3 ist eine schematischeTeil-Schnittansicht ähnlichder 2 gemäß einerzweiten Ausführungsformder Erfindung. Bei dieser Ausführungsformsind die vorderen Streben 20 und die hinteren Streben 21 derartangeordnet, dass die hinter der vorderen Strebe 20 erzeugteWirbelströmung 30 auf die Vorderseiteder hinteren Strebe 21 trifft. Dieser in 3 gezeigte Zustand entspricht der in 16 gezeigten Phasensituation,bei der der Phasenwinkel der hinteren Streben in Bezug auf die vorderenStreben null Grad beträgt.
    [0059] Beider obigen Ausgestaltung ist es zwar unvermeidlich, dass die Wirbelströmung 30 dieAblösungder Abgasströmungan der Seitenflächeder hinteren Strebe 21 hervorruft, der Grad der Beeinträchtigungder Ausstoßleistungist jedoch relativ gering im Vergleich zu demjenigen, der sich ausirgendeinem anderen Phasenwinkel ergibt.
    [0060] DerAufbau des Abgasdiffusors 16 gemäß der zweiten Ausführungsformist besonders wirksam, wenn er die folgende Bedingung erfüllt, wobeiA1 die Flächedes ringförmigenStrömungsdurchgangsam Auslass (das heißtam Hinterende) der vorderen Streben 20 und A2 die Fläche desringförmigenStrömungsdurchgangsam Auslass (das heißtam Hinterende) der hinteren Streben 21 ist: A2/ A1 < 1,5
    [0061] Unterdieser Bedingung erhöhtsich die Geschwindigkeit des durch die hintere Strebe 21 passierendenAbgasdampfes und macht es wahrscheinlicher, dass sich die Abgasströmung vonder Seitenflächeder hinteren Strebe 21 ablöst. Indem die Wirbelströmung 30 zumAuftreffen auf die Vorderflächeder hinteren Strebe 21 gebracht wird, wird die Ablösung derAbgasströmungtrotz des oben genannten Zustands, unter dem die Ablösung derAbgasströmung leichtauftritt, reduziert.
    [0062] DieAnzahl der vorderen Streben 20 ist gleich oder beträgt ein Vielfachesder Anzahl der hinteren Streben 21. Dies erleichtert es,irgendeine der hinteren Streben 21 so anzuordnen, dassdie Wirbelströmung 30 aufdie Vorderflächeder hinteren Strebe 21 trifft.
    [0063] 4 ist eine schematischeTeil-Schnittansicht des Abgasdiffusors gemäß einer dritten Ausführungsformder Erfindung. Bei dieser Ausführungsformsind die nabenseitigen Abschnitte der vorderen Streben 20 imVergleich zu ihren außen-bzw. endseitigen Abschnitten zur stromaufwärtigen Seite versetzt. Auf ähnlicheWeise sind die nabenseitigen Abschnitte der hinteren Streben 21 imVergleich zu ihren außen-bzw. endseitigen Abschnitten zur stromaufwärtigen Seite hin versetzt.
    [0064] Deroben genannte Aufbau ermöglichtes, die radiale Verteilung der Abgasströmung in dem Abgasdiffusor 16 zusteuern und die Ablösungder Abgasströmungan der Nabenseite einzuschränken.
    [0065] In 4 sind die nabenseitigenAbschnitte sowohl der vorderen Streben 20 als auch derhinteren Streben 21 im Vergleich mit ihren außen- bzw. endseitigenAbschnitten zur stromaufwärtigenSeite hin versetzt. Auch wenn diese Ausgestaltung nur auf die vorderenStreben 20 oder die hinteren Streben 21 angewandtwird, ergibt sich die gewünschteWirkung bis zu einem gewissen Grad.
    [0066] 5 ist eine schematischeTeil-Schnittansicht des Abgasdiffusors gemäß einer vierten Ausführungsformder Erfindung. Dabei sind die endseitigen Abschnitte der vorderenStreben 20 im Vergleich zu ihren nabenseitigen Abschnittenzur stromaufwärtigenSeite hin versetzt. Auf ähnlicheWeise sind die außen-bzw. endseitigen Abschnitte der hinteren Streben 21 imVergleich zu ihren nabenseitigen Abschnitten zur stromaufwärtigen Seitehin versetzt.
    [0067] Deroben genannte Aufbau ermöglichtes, die radiale Verteilung der Abgasströmung im Abgasdiffusor 16 zusteuern und die Ablösungder Abgasströmungan der Außenseiteeinzuschränken.
    [0068] In 5 sind die außen- bzw.endseitigen Abschnitte sowohl der vorderen Streben 20 alsauch der hinteren Streben 21 im Vergleich zu ihren nabenseitigenAbschnitten zur stromaufwärtigenSeite hin versetzt. Auch wenn diese Ausgestaltung nur auf die vorderenStreben 20 oder die hinteren Streben 21 angewandtwird, wird die gewünschteWirkung bis zu einem gewissen Grad erzielt.
    [0069] 6 ist eine schematischeTeil-Schnittansicht des Abgasdiffusors gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Dabeisind die mittleren Abschnitte der vorderen Streben 20 imVergleich zu ihren nabenseitigen und außenseitigen Abschnitten zurstromabwärtigenSeite hin versetzt. Infolgedessen sind die Seitensilhouetten dervorderen Streben 20 gekrümmt (verzerrt). Auf ähnlicheWeise sind die mittleren Abschnitte der hinteren Streben 21 imVergleich zu ihren nabenseitigen und außenseitigen Abschnitten zurstromabwärtigenSeite hin versetzt, was die Seitensilhouetten der hinteren Streben 21 gekrümmt/verzerrterscheinen läßt.
    [0070] Deroben genannte Aufbau ermöglichtes, die radiale Verteilung der Abgasströmung im Abgasdiffusor 16 zusteuern und die Ablösungder Abgasströmungan der Naben- und Außenseiteeinzuschränken.
    [0071] In 6 sind die Mittelabschnittesowohl der vorderen Strebe 20 als auch der hinteren Strebe 21 imVergleich zu ihren nabenseitigen und außenseitigen Abschnitten zurstromabwärtigenSeite hin versetzt. Auch wenn diese Ausgestaltung nur auf die vorderenStreben 20 oder die hinteren Streben 21 angewandtwird, wird jedoch die gewünschteWirkung bis zu einem gewissen Grad erreicht.
    [0072] 7 ist eine schematischeTeil-Schnittansicht des Abgasdiffusors gemäß einer sechsten Ausführungsformder Erfindung. Bei diesem Aufbau sind die Seitensilhouetten dervorderen Streben 20 derart ausgebildet, dass die Bogensehnenlänge an denNaben- und Außenseitelängerist als im Mittelabschnitt. Man beachte, dass die Bogensehnenlänge derhorizontalen Längeder Seitensilhouette jeder vorderen Strebe 20 entspricht.Auf ähnlicheWeise sind die Seitensilhouetten der hinteren Streben 21 derartausgebildet, dass die Bogensehnenlänge an den Naben- und Außenseitelängerist als im Mittelabschnitt. Der Unterschied der Bogensehnenlänge sollte10 Prozent oder mehr der mittleren Bogensehnenlänge betragen.
    [0073] Deroben genannten Aufbau ermöglichtes, die radiale Verteilung der Abgasströmung im Abgasdiffusor 16 zusteuern und die Ablösungder Abgasströmungan der Naben- und der Außenseiteeinzuschränken.
    [0074] In 7 sind sowohl die vorderenStreben 20 als auch die hinteren Streben 21 derartgeformt, dass die Bogensehnen längean den Naben- und Außenseitenlängerist als im Mittelabschnitt. Auch wenn dieser Aufbau nur auf dievorderen Streben 20 oder die hinteren Streben 21 angewandtwird, wird die gewünschteWirkung bis zu einem gewissen Grad erreicht.
    [0075] 8 ist eine schematischeSchnittansicht des Abgasdiffusors gemäß einer siebten Ausführungsformder Erfindung. Bei diesem Aufbau sind die Seitensilhouetten dervorderen Streben 20 so ausgebildet, dass die Bogensehnenlänge an denNaben- und Außenseitenkürzerist als im Mittelabschnitt. Auf ähnlicheWeise sind die Seitensilhouetten der hinteren Streben 21 sogeformt, dass die Bogensehnenlängean der Naben- und der Außenseitekürzerist als im Mittelabschnitt. Der Unterschied in der Bogensehnenlänge sollte10 Prozent oder mehr der mittleren Länge betragen.
    [0076] Deroben genannten Aufbau ermöglichtes, die radiale Verteilung der Abgasströmung im Abgasdiffusor 16 zusteuern und die Ablösungder Abgasströmungan der Naben- und der Außenseiteeinzuschränken.
    [0077] In 8 sind sowohl die vorderenStreben 20 als auch die hinteren Streben 21 derartausgebildet, dass die Bogensehnenlänge an den Naben- und Außenseitenkürzerist als im Mittelabschnitt. Auch wenn dieser Aufbau nur auf dievorderen Streben 20 oder die hinteren Streben 21 angewandtwird, wird die gewünschteWirkung bis zu einem gewissen Grad erreicht.
    [0078] 9 ist eine Vorderansichteiner der Streben gemäß einerachten Ausführungsformder Erfindung. In der achten Ausführungsform hat eine Strebe Querschnitte,die in der Form in der Radialrichtung des Abgasdiffusors 16 variieren.In 9 ist die Strebeim Mittelabschnitt dicker als an der Naben- und der Außenseite.Dies trägtdazu bei, die radiale Verteilung der Abgasströmung im Abgasdiffusor 16 zu steuernund die Ablösungder Abgasströmungan den Naben- und Außenseiteneinzuschränken.Dieser Aufbau kann auf die vorderen Streben 20 und/oder diehinteren Streben 21 angewandt werden.
    [0079] 10 ist eine Vorderansichteiner der Streben gemäß einerneunten Ausführungsformder Erfindung. In der neunten Ausführungsform hat die vordereSilhouette einer Strebe eine bogenartige oder gekrümmte Form.Diese bogenartige Form der Strebe ermöglicht es, die radiale Verteilungder Abgasströmungim Abgasdiffusor 16 zu steuern und die Ablösung derAbgasströmungan der Nabenseite und der Außenseiteeinzuschränken.Dieser Aufbau kann auf die vorderen Streben 20 und/oderdie hinteren Streben 21 angewandt werden. Die Beziehungzwischen diesen Ausführungsformenist wie folgt. Die dritte bis siebte Ausführungsform kann in Kombinationmit der ersten Ausführungsformoder der zweiten Ausführungsformpraktiziert werden. Die achte Ausführungsform und die neunte Ausführungsformkönnenjeweils mit einer der ersten bis siebten Ausführungsformen kombiniert werden.Außerdemist es möglich,ferner die achte oder neunte Ausführungsform mit einer Kombinationaus einer der dritten bis siebten Ausführungsformen mit der erstenoder der zweiten Ausführungsformzu kombinieren. Es ist auch möglich,die achte und die neunte Ausführungsformzu kombinieren. Die Kombination der achten und der neunten Ausführungsformkann mit jeder anderen Ausführungsformoder mit einer Kombination anderer Ausführungsformen kombiniert werden.
    [0080] DieForm des Querschnitts der vorderen Streben 20 und der hinterenStreben 21 kann ein länglicherKreis sein, wie in 2 oder 3 gezeigt ist, oder kanndie Form eines strömungsprofilsannehmen, wie 11 zeigt.
    [0081] Essind hier zwar als bevorzugt zu betrachtende Ausführungsformender Erfindung beschrieben worden, es können aber auch andere Modifikationen undVariationen der Erfindung praktiziert werden, vorausgesetzt, alldiese Modifikationen fallen in den Geist und Schutzumfang der Erfindung.
    [0082] DieErfindung findet bei Fluidmaschinen, welche stromaufseitige undstromabseitige Streben aufweisen, die in einer Fluidströmung angeordnet sind,breite Anwendung.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Abgasdiffusor für eine Axialströmungsturbine mitvorderen Streben (20) und hinteren Streben (21), diealle in einer Abgasströmungeines Arbeitsfluids angeordnet sind, wobei die vorderen Streben(20) und hinteren Streben (21) derart angeordnetsind, dass hinter den vorderen Streben (20) erzeugte Wirbelströmungen (30)von den hinteren Streben weggelenkt werden und durch einen Zwischenraumzwischen einem Paar der hinteren Streben (21) hindurchgehen.
    [2] Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine mitvorderen Streben (20) und hinteren Streben (21), diealle in einer Abgasströmungeines Arbeitsfluids angeordnet sind, wobei die vorderen Streben(20) und hinteren Streben (21) derart angeordnetsind, dass hinter den vorderen Streben erzeugte Wirbelströmungn aufVorderflächender hinteren Streben (21) treffen.
    [3] Abgasdiffusor nach Ansprach 1 oder 2, wobei die Anzahlder vorderen Streben (20) gleich oder ein Vielfaches derAnzahl der hinteren Streben (21) ist.
    [4] Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine mitvorderen Streben (20) und hinteren Streben (21), diealle in einer Abgasströmungvon Arbeitsfluid angeordnet sind, wobei nabenseitige Abschnitteder vorderen Streben (20) und/oder der hinteren Streben (21)im Vergleich zu deren außenseitigenAbschnitten zur stromaufwärtigenSeite hin versetzt sind.
    [5] Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine mitvorderen Streben und hinteren Streben, die alle in einer Abgasströmung vonArbeitsfluid angeordnet sind, wobei außenseitige Abschnitte der vorderen Streben(20) und/oder hinteren Streben (21) im Vergleichzu deren näbenseitigenAbschnitten zur stromaufwärtigenSeite hin versetzt sind.
    [6] Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine mitvorderen Streben (20) und hinteren Streben (21), diealle in einer Abgasströmungvon Arbeitsfluid angeordnet sind, wobei Mittelabschnitte der vorderen Streben(20) und/oder hinteren Streben (21) im Vergleichzu deren naßenseitigenund außenseitigen Abschnittenzur stromabwärtigenSeite hin versetzt sind.
    [7] Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine mitvorderen Streben (20) und hinteren Streben (21), diealle in einer Abgasströmungvon Arbeitsfluid angeordnet sind, wobei die vorderen Streben (20) und/oderdie hinteren Streben (21) Seitensilhouetten aufweisen,die derart geformt sind, dass die Bogensehnenlänge an der Naben- und Außenseitelänger oderkürzerist als im Mittelabschnitt.
    [8] Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine mitvorderen Streben (20) und hinteren Streben (21), diealle in einer Abgasströmungvon Arbeitsfluid angeordnet sind, wobei die vorderen Streben (20) und/oderdie hinteren Streben (21) Querschnitte aufweisen, die ineiner Radialrichtung des Abgasdiffusors in der Form variieren.
    [9] Abgasdiffusor füreine Axialströmungsturbine mitvorderen Streben (20) und hinteren Streben (21), diealle in einer Abgasströmungvon Arbeitsfluid angeordnet sind, wobei die vorderen Streben (20) und/oderdie hinteren Streben (21) bogenförmige vordere Silhouetten aufweisen.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20040228726A1|2004-11-18|
    CN1550649A|2004-12-01|
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    US20050172607A1|2005-08-11|
    CN1296611C|2007-01-24|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-12-09| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-03-23| 8131| Rejection|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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