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Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für die Leitschaufeln eines Axialverdichters mit einer Verstellhülse, die im Innenraum des Verdichters axial verschiebbar und von mindestens einem Stellmotor angetrieben ist, wobei die Verbindung zwischen Stellmotor und Verstellhülsen über Schubstangen mit kugelkopfartigen Enden erfolgt.
Axialverdichter mit einer Verstelleinrichtung der vorstehend genannten Art sind aus der CH-PS Nr. 553921 bekannt ; bei dieser Konstruktion wird die Verstellhülse, die über fest an ihr befestigte Stangen auf im Gehäuse angeordneten Auflageböcken gleitfähig gelagert ist, mit Hilfe von zwei bezüglich des Arbeitsmittels parallel zueinander geschalteten Servomotoren axial verschoben.
Infolge unvermeidbarer Gleichlauf-Ungenauigkeiten der beiden Servomotoren kann es bei dieser Konstruktion zu einem Verklemmen der Verstellhülse kommen, wenn diese eine relativ kurze axiale Länge und einen grossen Durchmesser hat.
Ferner ist eine Verstelleinrichtung bekannt (CH-PS Nr. 557960), bei der für jede Stufe ein drehbarer Verstellring vorgesehen ist. Die einzelnen Verstellringe sind untereinander durch drei über den Umfang verteilte Federbänder verbunden, die ihrerseits am Schaufelträger drehbar gelagert sind. Beim Verdrehen eines angetriebenen Verstellringes verdrehen sich alle andern Verstellringe in Richtung zu dem Fixpunkt am Schaufelträger linear abnehmend, wobei die Federbänder verwunden werden. Wegen der Torsionsbeanspruchung der Federbänder sind der Drehung der Verstellringe und damit einer Verstellung der Leitschaufeln enge Grenzen gesetzt ; darüber hinaus ist der Verstellwinkel umso kleiner, je näher die Stufe dem Auflagepunkt der Federbänder auf dem Schaufelträger liegt.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Verstelleinrichtung für die Leitschaufeln von relativ wenigen Stufen eines Axialverdichters zu schaffen, bei der einerseits der geschilderte Klemmeffekt vermieden und anderseits ein über alle Stufen gleicher, relativ grosser Winkelbereich bei der Verstellung überstrichen wird. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Verstellhülse zunächst durch mindestens drei, über ihren Umfang verteilte Schubstangen mit einem, zu ihr konzentrischen, drehbaren und axial sowie radial geführten Stellring verbunden ist, der über ein Gestänge und Hebel von dem Stellmotor angetrieben ist.
Bei der neuen Konstruktion erfolgt die Verstellung durch einen einzigen Stellmotor, der über Gelenkhebel und ein Gestänge auf einen Stellring wirkt ; durch das Drehen des axial festen und auch radial geführten Stellringes wird durch die Schubstangen die ebenfalls axial geführte Verstellhülse axial verschoben, die dann-wie bei der eingangs erwähnten Konstruktion - über die Verstellhebel die Leitschaufelverstellung bewirkt. Durch die Anordnung von drei über Kugelgelenke gelagerten Schubstangen für die Übertragung der Stellkräfte werden Kippmomente an der Verstellhülse vermieden. Weiterhin ist der Verstellbereich dieses Verstellsystems gegenüber der erwähnten Federband-Konstruktion durch die Verwendung der drei Schubstangen genügend gross.
Für den Ausgleich von Montage-Ungenauigkeiten ist es vorteilhaft, wenn die Schubstangen in ihrer Länge einstellbar sind. Die Führung des Stellringes in axialer und in radialer Richtung lässt sich konstruktiv einfach verwirklichen, wenn der Stellring schmierfrei in einer Nut des Schaufelträgers gelagert ist.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf einen Teil der unteren Hälfte eines, in einer horizontalen Trennebene geteilten Verdichtergehäuses, in dem die Verstellhülse und die Verstelleinrichtung gelagert sind ; im linken Teil der Zeichnungen ist die Verstellhülse zum Teil bis zur horizontalen Trennebene weggebrochen. Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt durch den gleichen Gehäuseteil gemäss der Schnittlinie II-II von Fig. 1, wobei in dieser Zeichnung weite Bereiche der Verstellhülse ebenfalls im Schnitt gezeigt sind.
Das nur teilweise dargestellte Gehäuse-l-des mit einem saugseitigen Ende dargestellten Verdichters enthält links den Ansaugraum --2--, der über einen Einlaufring --3-- in den nicht weiter dargestellten Schaufelkanal --4-- mit den Leitschaufeln --5-- übergeht. Der Rotor --40-der Maschine mit den Laufschaufeln --41-- ist nur in Fig. 2 dargestellt.
Die Leitschaufeln --5-- sind um ihre Achsen --7-- drehbar in einen Leitschaufelträger --6-- eingesetzt ; ausserhalb des Leitschaufelträgers --6-- sind die Drehachsen --7-- der Schaufeln --5-mit Stellhebeln --8-- verbunden. die über Gleitsteine --10-- in Ringnuten --11-- von Nutringen - eingreifen. Die Ringe --12-- sind in einer Verstellhülse --13-- befestigt.
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Die Verstellhülse --13-- besteht aus zwei Teilstücken unterschiedlichen Durchmessers, die über eine flanschartige Trennwand --14-- miteinander verbunden sind. Die Verstellhülse --13-- ist weiterhin über mit ihr fest verbundene Stangen --15-- auf im Gehäuse --1-- angeordneten Auflageböcken --16-- in axialer Richtung verschiebbar abgestützt.
In Achsrichtung der Maschine erstreckt sich die Verstellhülse --13-- nur über die mit verstellbaren Leitschaufeln --5-- versehenen ersten Stufen des Verdichters, wobei sie den Leitschaufel- träger --6-- umschliesst.
Die für eine Verstellung der Leitschaufeln --5-- notwendige, axiale Verschiebung der Verstell- hülse --13-- erfolgt über drei über den Umfang der Verstellhülse --13-- verteilte Schubstangen --17--, die über Kugelgelenke --18-- (Fig. 2) gelagert sind. Diese sind jeweils mit Hilfe eines Zapfens --19-- zwischen zwei Laschen --20-- gehalten, die auf die in Strömungsrichtung weisende Fläche der flanschartigen Trennwand --14-- aufgeschweisst sind. Das andere Ende der Schubstange - ist über ein weiteres Kugelgelenk --24-- und einen Zapfen --25-- gehalten, der seinerseits radial in einen Stellring --26-- eingesetzt ist.
Der Mittelteil der Schubstange --17-- weist an seinen Enden nicht gezeigte Schraubengewinde auf, die in entsprechende Muttergewinde von Endstücken --21-- mehr oder weniger tief einschraubbar sind, so dass die axiale Länge der Schubstangen --17-- verändert werden kann ; ist die richtige Länge der individuellen Schubstange --17-- während der Montage eingestellt, wird sie mit Kontermuttern --23-- gesichert.
Der Ring --26-- sitzt, axial und radial geführt und gehalten, in einer Ringnut --27--, die mit selbstschmierendem Lagermaterial ausgekleidet ist. Infolge seiner axialen und radialen Führung und Halterung führt der Stellring --26-- in der Ringnut --27-- nur Drehbewegungen aus, die Winkeländerungen der Schubstangen relativ zur Längsrichtung der Maschine und damit axiale Verschiebungen der Verstellhülse --13-- hervorrufen.
Die Drehungen des Stellringes --26-- werden bewirkt durch einen ausserhalb des Gehäuses - 1-- angeordneten Stellmotor --28--. der über ein Getriebe --29-- eine durch eine Öffnung --36-- im Gehäuse --1-- durchgreifende Welle --30-- bewegt, auf der ein Hebel-31- (Fig. 2) sitzt. Der Hebelarm ist über ein weiteres Kugelgelenk --32-- und ein Gestänge --33--, das konstruktiv den gleichen Aufbau wie die Schubstangen --17-- besitzt, sowie ein zweites Kugelgelenk --34-- an einem Vorsprung --35-- des Stellringes --26-- angelenkt. Auf diese Weise bewirkt eine Drehung der Welle - bzw. des Hebels --31-- den Antrieb für die Drehbewegung des Stellringes --26--, der seinerseits eine Verschiebung der Verstellhülse --13-- in axialer Richtung, wie geschildert, bewirkt.
In Fig. 2 sind dabei die beiden Extremstellungen des Hebels --31-- bei der einen und bei der andern Endstellung der Verstellhülse --13-- angedeutet.
Zusammenfassend lässt sich die erfindungsgemässe Einrichtung wie folgt beschreiben :
Ein Stellmotor --28-- bewirkt über Getriebe --29--, einen Hebel --31-- und ein Gestänge --33-- eine Drehung des Stellringes-26- ; der Ring-26-- ist axial und radial geführt und gehalten, so dass er eine reine Drehung ausführt. Diese wird über drei, über den Umfang der Verstellhülse - 13-- verteilte Schubstangen --17--, die über Kugelgelenke --18, 24-- den Stellring --26-- mit der Stellhülse --13-- gelenkig verbinden, in eine axiale Verschiebung der Verstellhülse --13-- umgesetzt, durch die Leitschaufeln --5-- verstellt werden.
Mit dieser Konstruktion soll bei axialen Verschiebungen ein Verkanten und Verklemmen relativ kurzer Verstellhülsen mit relativ grossen Durchmessern verhindert werden.
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