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2.3 Rückführsysteme für Radialverdichter
2.3.2 Rückführbeschaufelung
Rückführbeschaufelungen nach Radialverdichtern sind für Triebwerkanwendungen in der
Literatur nur spärlich beschrieben. Ähnliche Anwendungen existieren als speziell ausgeführte
Schaufel als letzter Stator des Hochdruckaxialverdichters im Triebwerk. Wissenschaftlich
besser beschrieben sind Rückführkanäle in mehrstufigen stationären Radialverdichtern.
Bei Triebwerken der kleineren Bauart mit radialer Verdichterendstufe wie z. B. für eine
Businessjetanwendung folgt auf den Radialverdichter die Brennkammer. Demzufolge
wird die Strömung am Austritt des Diffusors um einen Winkel um 90 ◦ umgelenkt. Anschließend
folgt die Entnahme des Restdralls meist durch eine axiale Beschaufelung
(Deswirler). Der Deswirler wurde in der Vergangenheit meist einfach als prismatische
Schaufelreihe ausgeführt, oder noch einfacher als Blechkonstruktion. Beispiele sind in
Elliott und Exley (1990) zu finden.
Orth et al. (2002) beschreiben eine neue Auslegung eines Diffusors mit Deswirler. Das
finale Design war um 4 %-Punkte im isentropen Stufenwirkungsgrad besser als der Ausgangszustand.
Der Deswirler wurde hinter einer 90 ◦ -Umlenkung angeordnet. Der Anströmwinkel
betrug an der Nabe 34 ◦ und am Gehäuse 58 ◦ . Die Umlenkung auf 10 ◦
Austrittswinkel wurde mit einer Schaufelreihe erreicht. Die Schaufel besteht aus jeweils
einem Naben- und Gehäuseprofil, die linear verbunden sind. Es ergibt sich ein verdrehtes
3D-Design mit senkrechter Vorder- und Hinterkante. Ein Tandem-Design ergab keine
Verbesserung.
In Falle eines mehrstufigen Radialverdichters muss die Strömung nach dem Diffusor der
vorangehenden Stufe wieder auf den Eintrittsdurchmesser des Impellers der folgenden
Stufe gebracht werden. Das bedeutet eine 180 ◦ -Krümmung am Austritt des Diffusors.
In dem Rückführkanal nach innen befinden sich Schaufeln, die den Restdrall aus der
Strömung nehmen. Am Eintritt der nächste Stufe vor dem Impeller ist anschließend
eine 90 ◦ -Umlenkung in axiale Richtung angeordnet.
Nach Japikse und Baines (1998) gibt es Ausführungen mit Rückführbeschaufelungen
sowohl nur im senkrechten Rückführkanal, als auch solche, die in die 180 ◦ -Umlenkung
reichen. Veress und van den Braembussche (2004) und Veress (2003) beschreiben ein
inverses Auslegungsverfahren. Rückführschaufeln nur im senkrechten Teil sind meist 2D
ausgeführt. Für Beschaufelungen in der Kanalkrümmung ist 3D-Design notwendig. Nach
Veress und van den Braembussche (2004) ist die Vermeidung einer nabenseitigen Ablösung
entscheidend, weil dort die höchste aerodynamische Strömungsbelastung vorliegt.
Gelingt die Verhinderung einer Ablösung, lassen sich durch eine Beschaufelung in der
Kanalkrümmung mehr Kompaktheit und ein höherer Wirkungsgrad erreichen.
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