DE2255853B1 - Vorrichtung für die Leitschaufelverstellung - Google Patents

Description

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eines Verdichters einer Gasturbinenanlage wieder, und der ersten Leitschaufelreihe 2 relativ groß ist,

wobei die Darstellung ein Längsschnitt in einer verti- besteht die Gefahr, daß die Bänder 22 bei Stoß- oder

kalen Achsebene der Maschine ist; Druckbelastungen auf dieser relativ großen Axial-

F i g. 2 stellt ein vergrößertes Detail aus F i g. 1 länge ausknicken. Daher ist zur Erhöhung der Stabi-

dar; 5 lität zwischen den Reihen 1 und 2 zusätzlich ein Frei-

F i g. 3 ist ein Schnitt III-III der F i g. 4 durch schwebender, d. h. nur durch seine Befestigungen 26

einen Verstellring, wobei die Schnittebene in Um- in den Bändern 22 gehaltener Stützring 27 vorgese-

fansgrichtung des Ringes geringfügig vor oder hinter hen.

derjenigen den Fig.2 liegt, so daß nicht mehr die Angetrieben wird die Verstellvorrichtung durch

Verbindung des Ringes mit einem der Bänder son- ίο zwei seitlich am Ring 16 der Reihe 2 angreifende

dern sein Querschnitt im Bereich seiner Lagerele- Servokolben 28 (F i g. 1), die mit ihrem einen Ende

mente gezeigt ist; im Verdichtergehäuse gelagert sind und mit dem an-

Fig.4 zeigt in einer perspektivischen Skizze die deren Ende an einem nahe, der horizontalen Tei-

Wirkungsweise der neuen Verstellvorrichtung an lungsebene gelegenen, gabelartigen Ansatz des ge-

zwei verstellbaren Leitschaufelreihen, wobei pro 15 nannte Ringes 16 mit Spiel angreifen.

Reihe nur je eine Schaufel dargestellt ist. Die Befestigung 24 sitzt in augenartigen Ansätzen

Bei dem in Fig. 1 mit seinem saugseitigen Ende 30 (Fig.2) der Ringe 16 und besitzen— ebenso wie wiedergegebenen Verdichter, der zu einer nicht wei- die Befestigungen 23 und 26 — einen im Auge 30 ter dargestellten Gasturbine gehört, sind bei einer durch einen Stift 31 gegen Verdrehen gesicherten Vorleitstufe 1 die Schaufeln 6 sowie bei den ersten ao Zapfen 32 der sich zusätzlich mit einer Schulter 33 vier Leitschaufelreihen 2 bis 5 die Schaufeln 7 ver- auf dem Ansatz 30 abstützt. Der Zapfen 32 ist im stellbar ausgebildet, während die Leitschaufeln 8 der Bereich der Bänder 22 — über eine Zwischenlage höheren Verdichterstufen feststehend sind. Die aus Trockenlaufmaterial — von einem zweiteiligen, Schaufeln 6 und 7 sind daher über eine Trockenlauf- sich auf der anderen Ringfläche der Schulter 33 ablagerung 9 drehbar in einem in einer horizontalen »5 stützenden Einspann- oder Verstärkungselement 34 Achsebene geteilten Leitschaufelträger 10 gelagert, umschlossen, dessen beide Teile unter Einspannung der den Laufschaufeln 11 tragenden Rotor 12 kon- des Bandes 22 miteinander verschraubt sind. Durch zentrisch umschließt. einen Schraubenbolzen 35, der in den Zapfen 32 ein-

Die verstellbaren Schaufeln 6 und 7 sind über — geschraubt wird, sind die Elemente 34 über eine für alle Schaufeln aus fabrikatorischen Gründen 30 Scheibe 36 auf dem Zapfen 32 mit Spiel gehalten,
gleich ausgebildete — Hebel 13, die durch Schrau- Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorben 14 in den Schaufelfüßen 15 gehalten sind, mit richtung zeigt die perspektivische Skizze der F i g. 4, Verstellringen 16 verbunden. Zu diesem Zweck grei- in der die Wege 40 und 41 zweier Ringe 16 aus einer fen Gleitsteine 17 die auf, an die freien Enden der ersten, strichpunktiert dargestellten Stellung in eine Hebel 13 angeschweißten Zapfen gelagert sind, in 35 zweite ausgezogene Stellung sowie umgekehrt bei entsprechende Ringnuten 18 der Ringe 16 ein. Die einer Drehung in Richtung des Doppelpfeiles 42 dar-Ringe 16 selbst, deren Durchmesser für die höheren gestellt sind. Die Bänder 22, die beispielsweise aus Druckstufen kleiner wird, sind mit seitlichen, etwa 60 mm breiten und 1,5 mm dicken, gestanzten flanschartigen Ansätzen 20 (Fig.3) auf drei, mit Blechstreifen bestehen, erfahren dabei die in Fig.4 Trockenlaufmaterial belegten, gleichmäßig über den 40 angedeutete Verwindung, während die Ringe 16 ne-Umfang verteilten Lagerelemente 19 (F i g. 3) abge- ben der Drehung eine axiale Gleitbewegung mit der stützt, die ihrerseits auf entsprechenden Ansätzen 21 gewünschten linearen Abhängigkeit ihrer Wege unan der Außenseite des Leitschaufelträgers 10 befe- tereinander auf den Lagerelementen 19 ausführen, stigtsind. Über die in ihren Ringnuten 18 gelagerten Gleit-

Erfindungsgemäß sind die ebenfalls in ihrer Hori- 45 steine 17 ergibt sich infolge der Axialverschiebung zontalebene geteilten Verstellringe 16 der einzelnen der Ringe 16 eine Drehung der Hebel 13 und der da-Stufen 1 bis 5 untereinander durch drei, über den mit verbundenen Schaufeln 17. Für kleine Drehwin-Umfang verteilte, elastisch verwindungsfähige Bän- kel, die infolge der Anordnung der Schaufelreihen 1 der 22 verbunden, die an ihrem stromabwärtigen bis 5 zwischen den axialen Extremstellungen ihrer Ende mit Hilfe von zapfenartigen Befestigungen 23, 50 zugehörigen Verstellringe 16 sowie durch die Steldie konstruktiv gleich denjenigen für die Verbindun- lung der Hebel 13 in Umfangsrichtung zum Schaufelgen 24 der Ringe 16 mit den Bändern 22 ausgebildet träger 10 gewährleistet sind, ist der lineare Weg der sind und später beschrieben werden, in entsprechen- Verstellringe nahezu gleich dem bogenförmigen Weg den Ansätzen 25 im Schaufelträger 10 drehbar gela- der Hebel 13; für diese Winkel besteht dann, wie gegert. 55 fordert, praktisch ein linearer Zusammenhang zwi-

Da der axiale Abstand zwischen der Vorleitstufe 1 sehen den Drehwinkeln der einzelnen Schaufelreihen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

sammengefaßt sind, für die einzelnen Stufen Hebel Patetnansprüche: unterschiedlicher Länge verwendet werden. Weiter hin ist eine Konstruktion bekannt, bei der, zur Ver-

1. Vorrichtung für die Leitschaufelverstel- stellung der Leitschaufeln mehrerer Stufen praktisch lung bei mehrstufigen Axialturboverdichtern, wo- 5 in einem linear abhängigen Verhältnis zueinander, bei die Schaufeln einer Stufe über Hebel jeweils eine am Gehäuse drehbar gelagerte Stange in einer mit einem drehbaren Verstellring verbunden sind, Ebene geschwenkt wird, wodurch Verstellringe ge- und wobei ferner die Verstellringe der einzelnen dreht werden; deren Drehung wird dann über Zapfen Stufen über mit ihrem stromabwärts gelegenen und — mindestens im wesentlichen axial verlau-Ende am Gehäuse drehbar befestigte Verbin- io fende — Hebel auf die Schaufeln übertragen. Da dungselemente untereinander verbunden und bei dieser Konstruktion die Schwenkbewegung der gleichzeitig sowie gleichsinnig verstellbar sind, Stange nicht parallel zur Drehbewegung der Verstelldadurch gekennzeichnet, daß die kon- ringe verläuft, ergibt sich notwendigerweise ein zentrisch zur Maschinenachse gelagerten, drehba- Mechanismus mit großen Toleranzen und sehr viel ren Verstellringe (16) axial verschiebbar sind, 15 Spiel zwischen den einzelnen, relativ zueinander wobei die Schaufeln (6, 7) einer Stufe (1 bis 5) in bewegten Elementen. Für eine größere Stufenzahl axialer Richtung zwischen den beiden Extrem- und bei nur geringfügig erhöhten Anforderungen Stellungen des zugehörigen Verstellringes (16) ge- an die Genauigkeit der Schaufeleinstellung ist die lagert sind, und daß ferner die Verstellringe (16) bekannte Konstruktion daher völlig ungeeignet. Weiuntereinander über mehrere elastisch verwin- 20 terhin kann der bekannte Verstellmechanismus wedungsfähige Bänder (22) verbunden sind. gen der ungenauen Führung der einzelnen Bewegun-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- gen verklemmen oder zumindest schwergängig sein, kennzeichnet, daß einer der stromaufwärts gele- d.h. sehr große Stellkräfte-erfordern. Zwar können genen Verstellringe (16) angetrieben ist. diese Nachteile im Prinzip durch Kugelgelenke und

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 konzentrische Lagerungen der Ringe gegenüber dem kennzeichnet, daß die Bänder (22) zwischen zwei Maschinenkörper beseitigt werden; dabei ergibt sich Verstellringen (16) durch einen zwischen ihnen dann jedoch eine sehr aufwendige und teuere Konschwebend gelagerten Stützring (27) unterstützt struktion.

sind. Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv ein-

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 fache Verstellvorrichtung zu schaffen, bei der das kennzeichnet, daß die Bänder (22) aus dünnen Verhältnis der Verstellwinkel für die Schaufeln eben-Federstahlblechen bestehen. - falls weitgehend linear ist, ohne daß die Genauigkeit

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- der Einstellung und die leichte Beweglichkeit der kennzeichnet, daß die die einzelnen Schaufeln (6, Verstellung durch den erwähnten hohen konstrukti-7) mit den Verstellringen (16) verbindenden He- 35 ven Aufwand — z. B. eines Kugelgelenkes für jede bei (13) mindesten annähernd in Umfangsrich- Schaufel — gewährleistet werden muß.

rung zum Schaufelträger (10) stehen. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die konzentrisch zur Maschinenachse gelagerten, drehbaren Verstellringe axial verschiebbar

40 sind, wobei die Schaufeln einer Stufe zwischen den

beiden axialen Extremstellungen des zugehörigen Verstellringes gelagert sind, und daß ferner die Ver-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die stellringe untereinander über mehrere, elastisch ver-Leitschaufelverstellung bei mehrstufigen Axialtur- windungsfähige Bänder verbunden sind. Im Gegenboverdichtern, wobei die Schaufeln einer Stufe über 45 satz zu der diskutierten, bekannten Konstruktion erHebel jeweils mit einem drehbaren Verstellring ver- folgt die Schaufelverstellung bei der neuartigen Vorbunden sind, und wobei ferner die Verstellringe der richtung durch die axiale Bewegung der Verstelleinzelnen Stufen über mit stromabwärts gelegenen ringe, die durch deren Drehung mit Hilfe der Bän-Enden am Gehäuse drehbar befestigte Verbindungs- der, wie gefordert, linear abnehmend erzwungen elemente untereinander verbunden und gleichzeitig 50 wird.

sowie gleichsinnig verstellbar sind. Soll die Verstellung durch einen motorischen An-

Um das Teillastverhalten von Axialturbomaschi- trieb erfolgen, so ist es vorteilhaft, wenn einer der

nen zu verbessern, sehr kleine Minimallasten fahren stromaufwärts gelegenen Verstellringe angetrieben

zu können oder, beispielsweise bei Gasturbinenanla- ist; denen bei den, in Strömungsrichtung gesehen, er-

gen, die von einem Hilfsantrieb aufzubringende An- 55 sten Ringen sind bei relativ großen Verdrehwinkeln

laufleistung zu verringern, ist es notwendig, die Leit- die Verstellkräfte relativ klein. Die verwindungsfähi-

schaufeln zumindest einzelner Stufen derartiger Ma- gen Bänder, die vorteilhafterweise aus dünnen Feder-

schinen verstellbar auszubilden. Sehr häufig sollen Stahlblechen gestanzt werden, neigen zum Ausknik-

bei diesen Leitschaufeln dann die Drehwinkel, um ken, wenn sie bei zu großen Abständen zwischen

die die Schaufeln der einzelnen Stufen bei einem be- 60 zwei Verstellringen auf Druck beansprucht werden;

stimmten Weg des Verstellmechanismus gedreht wer- ein solches Ausknicken kann aus einfache Weise da-

den, praktisch in einem linear abhängigen Verhältnis durch verhindert werden, daß die Bänder zwischen

zueinander stehen, z. B. so, daß der Winkel für die zwei Verstellringen durch einen zwischen ihnen

Stufen höheren Druckes linear abnehmend geringer schwebend gelagerten Stützring unterstützt sind,

wird. 65 Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines

Ein solcher Zusammenhang läßt sich z. B. dadurch Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der

herstellen, daß zwischen den Schaufeln und ihren Zeichnung näher erläutert.

Verstellringen, die beispielsweise zu einer Hülse zu- F i g. 1 gibt in einem Ausschnitt die ersten Stufen