CN107429572B - 导向叶片调节装置和流体机械 - Google Patents

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Abstract

一种用于流体机械的导向叶片调节装置，用于多个被编组成导向叶片环的导向叶片围绕径向的导向叶片轴线的扭转，带有驱动轴(26)；且带有控制环(27)，其为了扭转导向叶片(21)将驱动轴(26)的扭转传递到该导向叶片(21)上；其中，驱动轴(26)与导向叶片(21)中的一个直接联接，从而该导向叶片由驱动轴(26)出发在没有控制环(27)的中间连接的情形中可直接扭转；其中，驱动轴(26)或可直接由驱动轴(26)驱动的导向叶片(21)与控制环(27)经由传递杆(28)铰接地相联接；其中，驱动轴(26)与其它导向叶片(21)间接联接，从而导向叶片环的其它导向叶片由驱动轴(26)出发在控制环(27)的中间连接的情形下可被间接扭转；其中，可间接由驱动轴(26)驱动的导向叶片(21)与控制环(27)经由另外的传递杆(29)铰接地相联接；且其中，控制环(27)可在周缘方向上且在轴向上偏移。

Description

导向叶片调节装置和流体机械
技术领域
本发明涉及一种用于流体机械(Strömungsmaschine，有时也称为液动机)的导向叶片调节装置和一种带有这样的导向叶片调节装置的流体机械。
背景技术
由实践已知的流体机械具有转子和定子。流体机械的转子包括轴以及多个与轴一起旋转的运转叶片(Laufschaufel，有时也称为工作叶片)，其中，运转叶片构造至少一个运转叶片环。流体机械的定子包括壳体以及多个固定的导向叶片，其中，导向叶片构造至少一个导向叶片环。
由实践已知如下，即，流体机械的运转叶片环的导向叶片经由导向叶片调节装置被如此地调节，即使得导向叶片可围绕在转子的径向上延伸的导向叶片轴线转动。
在此，由实践已知的导向叶片调节装置具有驱动轴，驱动马达可被联接到该驱动轴处且该驱动轴可经由驱动马达被驱动。在由实践已知的导向叶片调节装置的情形中，驱动轴经由驱动马达的扭转借助于控制环被传递到导向叶片环的所有导向叶片上，从而因此导向叶片环的所有导向叶片间接在控制环的中间连接(Zwischenschaltung)的情形下由驱动轴出发被调节或者被扭转。在此，控制环可由实践已知的导向叶片调节装置在周缘方向上被扭转，然而在轴向上且在径向上不可偏移。
由实践已知的导向叶片调节装置具有如下缺点，即，摩擦相对多地累积在该导向叶片调节装置处。此外，其设计有较高的扭力负荷(Torsionsbelastung)。因此，由实践已知的导向叶片调节装置必须相应较大地设计尺寸。然而，这鉴于受限制的在流体机械处可供使用的结构空间是不利的。
发明内容
由此出发，本发明的任务在于，即，创造一种新型的用于流体机械的导向叶片调节装置和一种带有这样的导向叶片调节装置的流体机械。
该任务通过一种根据本发明的导向叶片调节装置来解决。
驱动轴与导向叶片环的导向叶片中的一个如此地直接联接，即使得导向叶片环的该导向叶片由驱动轴出发可在没有控制环的中间连接的情形下直接扭转。驱动轴或可直接由驱动轴驱动的导向叶片与控制环经由传递杆铰接地相联接。驱动轴与导向叶片环的其它导向叶片如此地间接联接，即使得导向叶片环的其它导向叶片由驱动轴出发在控制环的中间连接的情形下可被间接扭转。可间接由驱动轴驱动的导向叶片与控制环经由另外的传递杆铰接地相联接。控制环可在周缘方向上且在轴向上偏移，从而使得力在控制环和铰接地与控制环相联接的传递杆之间的联接点处垂直于传递杆伸延。
上述特征使得如下成为可能，即，以彼此组合的方式降低摩擦的累积以及扭力负荷。导向叶片环的导向叶片中的一个可直接由驱动轴在没有控制环的中间连接的情形中扭转。导向叶片环的其它导向叶片在控制环的中间连接的情形下可间接地由驱动轴出发被扭转。可直接扭转的或者直接与驱动轴相联接的导向叶片与控制环经由传递杆铰接地相联接。此外，导向叶片环的可间接扭转的或者间接与驱动轴相联接的导向叶片与控制环经由传递杆铰接地相联接。在此，控制环可在圆周方向上且在轴向上偏移且仅在径向上不可偏移地被引导。由此可最终确保如下，即，在控制环和铰接地与控制环相联接的传递杆之间的联接点处的力始终垂直于传递杆伸延，从而使得导向叶片的轴承不通过寄生的力分量(parasitäre Kraftkomponent)加载。由此最终，导向叶片调节装置可较小地设计尺寸，从而使得该导向叶片调节装置具有较小的结构空间需求。
根据本发明的一种有利的改进方案，驱动轴或可直接由驱动轴驱动的导向叶片与控制环经由多件式传递杆铰接地相联接，其中，多件式传递杆的第一部段刚性地与驱动轴或与可直接由驱动轴驱动的导向叶片相联接，且其中，多件式传递杆的第二部段铰接地与控制环相联接。优选地，多件式传递杆的第一部段与多件式传递杆的第二部段在构造两件式传递杆的情形下铰接地相联接。这允许驱动轴或可直接由驱动轴驱动的导向叶片与控制环的特别有利的联接。
根据本发明的第一变型方案，可间接由驱动轴驱动的导向叶片与控制环经由可弹性变形的单件式传递杆铰接地相联接。备选地根据本发明的第二变型方案，可间接由驱动轴驱动的导向叶片与控制环经由多件式传递杆铰接地相联接，其中，这些多件式传递杆中的每个的第一部段刚性地与相应的导向叶片相联接，且其中，这些多件式传递杆中的每个的第二部段铰接地与控制环相联接。在第二变型方案中那么优选地，相应的多件式传递杆的第一部段与相应的多件式传递杆的第二部段在构造两件式传递杆的情形下铰接地相联接。这两种变型方案允许可间接扭转的导向叶片与控制环的有利的联接。带有在控制环与可间接由驱动轴驱动的导向叶片之间的单件式传递杆的第一变型方案相比带有多件式传递杆的第二变型方案在结构上更简单。然而，带有多件式传递杆的第二变型方案更紧凑地构建。
该流体机械在本发明中被定义。
附图说明
本发明的优选的改进方案由从属权利要求和随后的描述得出。本发明的实施例在不对此限制的情形中借助附图更详细地解释。在此：
图1显示了由在导向叶片环的区域中的流体机械和用于导向叶片环的导向叶片的导向叶片调节装置的透视性的局部图；
图2显示了朝向在第一状态中的图1的组件的俯视图；
图3显示了图2的局部的侧视图；
图4显示了朝向在第二状态中的图1的组件的俯视图；
图5显示了图4的局部侧视图；
图6显示了穿过备选的导向叶片调节装置的部分横截面；
图7显示了穿过图6的导向叶片调节装置的相对于图1以90°错位的部分横截面；
图8以透视图显示了不带有壳体的图7的组件；
图9显示了图8的细节；
图10显示了导向叶片调节装置的细节；
图11显示了相对图10的细节的备选方案；
图12显示了相对图8的组件的备选方案；
图13显示了图12的细节；且
图14显示了相对图13的细节的备选方案。
具体实施方式
此处本发明涉及一种用于流体机械的导向叶片调节装置和一种带有至少一个这样的导向叶片调节装置的流体机械。
流体机械的基本上的结构对于此处所提及的本领域技术人员而言是熟悉的。就此而言，为了完整性起见实施成，即，流体机械包括带有转子侧的运转叶片的转子和带有定子侧的导向叶片的定子。
转子的运转叶片形成至少一个运转叶片环，其中，该或每个运转叶片环与转子的轴一起旋转。定子的导向叶片形成至少一个导向叶片环，该导向叶片环被连结在定子侧的壳体处。
图1显示了在由多个导向叶片21形成的导向叶片环20的区域中的流体机械的局部图。导向叶片21中的每个具有叶根(Schaufelfuß)或者叶销(Schaufelzapfen，有时也称为叶片轴颈)22和叶身(Schaufelblatt，有时也称为叶片翼板)23，其中，相应的导向叶片21的叶销22被定位在径向外部且作用在流体机械的壳体结构24处。
此处本发明此时涉及一种用于这样的导向叶片环20的导向叶片的导向叶片调节装置，借助于其导向叶片21可围绕在导向叶片20的在流体机械的未显示的转子的径向上延伸的导向叶片轴线25被扭转。
导向叶片21的叶根22因此可扭转地即如此地支承在壳体结构24中，即使得导向叶片21中的每个可围绕相应的在径向上延伸的导向叶片轴线25被扭转。
用于导向叶片环20的导向叶片21围绕其在径向上延伸的导向叶片轴线25的扭转的导向叶片调节装置包括驱动轴26，该驱动轴26可被联接到未显示的驱动马达处且该驱动轴26可源自驱动马达被驱动。
驱动轴26与导向叶片环20的导向叶片21中的一个即如此地直接联接，即使得导向叶片环20的该导向叶片21由驱动轴26出发可直接扭转。
驱动轴26优选地同轴于该可直接扭转的导向叶片21的叶销22或者同轴于该可直接扭转的导向叶片21的叶片轴线25伸延。
此外，导向叶片调节装置包括控制环27。驱动轴26或可直接由驱动轴26驱动的导向叶片21与控制环27经由传递杆28铰接地相联接。
驱动轴26与导向叶片环20的其它导向叶片21经由控制环27被间接地联接，从而使得导向叶片环20的其余导向叶片21可源自驱动轴26被间接扭转，即在控制环27的中间连接的情形下，该控制环27将驱动轴26的扭转传递到导向叶片环20的其余导向叶片21上。导向叶片环20的可间接源自驱动轴26驱动的或者扭转的导向叶片21与控制环27经由另外的传递杆29铰接地相联接。
控制环27(一方面可直接源自驱动轴26调节的导向叶片21经由传递杆28且另一方面可间接源自驱动轴26扭转的导向叶片21经由传递杆29被连结在该控制环27处)可在周缘方向U上且在轴向A上被偏移。通过控制环27在周缘方向U上且在轴向A上的该可偏移性以及通过传递杆28和29到控制环27处的铰接的连结，在导向叶片21的扭转期间作用在控制环27和铰接地与控制环27相联接的传递杆28,29之间的联接点处的力始终垂直于传递杆27,28伸延。
通过导向叶片调节装置的上述特征，在该导向叶片调节装置处的摩擦被降低，根据现有技术作用到传递杆上的寄生的力分量被避免。由此，导向叶片的轴承30(经由该轴承30所述导向叶片被可转动地支承在壳体结构24中)被不太强烈地加载。在此，每个导向叶片根据图6通过两个轴承30被径向地和轴向地支承在两个位置处。
驱动轴26或可直接由驱动轴驱动的导向叶片21、尤其其叶销22与控制环27经由多件式传递杆28铰接地相联接。该多件式传递杆28至少具有第一部段31(其刚性地与驱动轴26或与可直接由驱动轴26驱动的导向叶片21相联接)以及第二部段32(其铰接地与控制环27相联接)。优选地，该用于将可直接扭转的导向叶片21或者驱动轴26与控制环27相联接的传递杆28构造成两件式传递杆，其中，那么其第一部段31和第二部段32铰接地相联接。在所显示的优选的实施例中，在两件式传递杆28的第一部段31与其第二部段32之间构造有两个球形的关节轴承33。此外，在该传递杆28的第二部段32与控制环27之间构造有另一球形的关节轴承34。
在导向叶片调节装置的在图1至9中所显示的实施例中，可间接源自驱动轴26驱动的导向叶片21与控制环27经由传递杆29相联接，该传递杆29在图1至9的实施例中同样实施成多件式传递杆29。这些传递杆29中的每个具有第一部段35(其与相应的导向叶片21刚性地相联接)以及具有第二部段36(其与控制环27铰接地相联接)，其中，在图1至9的实施例中该传递杆29同样如传递杆28那样构造成两件式传递杆29。在该情况中，那么相应的传递杆29的第一部段35与其第二部段36铰接地相连接，其中，根据图1至9的所显示的实施例在相应的传递杆29的第一部段35与其相应的第二部段36之间构造有两个球形的关节轴承37且在相应的传递杆29的第二部段36与控制环27之间构造有球形的关节轴承38。
如上面已实施的那样，控制环27可在周缘方向和轴向上相对于壳体结构24偏移且仅在径向上被引导或者固定。图10和11以单独图示显示了这样的控制环27，其中，图10的控制环27的内部的运转面(Lauffläche，有时也称为工作面)39优选地利用润滑漆(Gleitlack)或PTFE织物被覆层，以便于降低在其处的摩擦。
图11显示了控制环27的一种备选的设计方案，该控制环27区别于图10不是单件式地而是多件式地构造且包括多个所谓的滑垫40，所述滑垫40与图11的控制环27的基体41可解地相连接。滑垫40防止控制环27在其在轴向和周缘方向上的运动的情形中的倾斜(Verkanten)且允许控制环27在壳体结构24上的无缝隙的装配。滑垫40可更换且优选地由带有良好的滑动特性和因此较小的摩擦系数的材料制成。滑垫40经由滑垫支架40a与基体41如此地铰接地相连接，即使得其相应地围绕切向于周缘且垂直于控制环27的旋转轴线的轴线可转动地被支承。
如上面已实施的那样，在图1至9中所显示的实施例中全部的传递杆28,29(即一方面传递杆28，其将驱动轴26或者直接由驱动轴26驱动的导向叶片21与控制环27相联接，以及传递杆29，其将控制环27与间接地源自传递轴26驱动的导向叶片21相联接)相应地两件式地实施，其中，在传递杆28,29中的每个的区域中相应地构造有三个球形的关节轴承，由此如尤其可由图3和5的比较中得知的那样可能的是，即，补偿在相应的传递杆28,29与控制环27之间的在控制环27的扭转和轴向偏移的情形中变化的高度偏差(Höhenversatz)或者径向偏差(Radialversatz)。
图12至14显示了本发明的实施例，在其中用于将间接地由驱动轴26驱动的导向叶片21与控制环27相联接的传递杆29构造成可弹性弯曲地变形的单件式传递杆29。因此在图12至13的实施例中，可弹性变形的单件式传递杆29在一个端部处牢固地与相应的导向叶片21相联接且在相对而置的端部处经由球形的关节轴承42与控制环27相联接。在相应的传递杆29的这两个端部之间的过渡区段43中，该传递杆29可弹性弯曲地变形，以便于在控制环27的周缘偏移和轴向偏移的情形中补偿在控制环27与可间接偏移的导向叶片21之间变化的高度偏差或者径向偏差。
图14的实施例与图12和13的实施例通过传递杆28和29的具体的实施方案相区别。
如果在图12和13的实施例的情形中同样如在图1至9的实施例中那样传递杆28的部段31和32大致轴向地依次定位，则在图14的实施例中传递杆28的该部段31和32大致在径向上被相叠地定位。
在图14的实施例与图2和3的实施例之间的另一区别在于单件式传递杆29的几何轮廓，其可在其两个端部之间的过渡区段43中弹性弯曲地变形且因此在该过渡区段43中相比于其其它的区段相对薄壁地实施。
对于所有实施例而言如下是共同的，即，导向叶片环20的导向叶片21可直接源自驱动轴26被驱动。在此，驱动轴26或者被间接驱动的导向叶片21与控制环27相联接。该联接优选地经由带有优选地三个球形关节轴承的两件式摆动杆28实现。导向叶片环20的所有其余导向叶片21可经由控制环27间接源自驱动轴26被驱动，其中，这些导向叶片21经由另外的传递杆29与控制环27相联接。控制环27同轴于未显示的转子的转动轴线被径向支承且轴向的线性运动和在周缘方向上的旋转运动可叠加地实施。用于将可间接调节的导向叶片与控制环27相联接的传递杆29可同样如用于将可直接调节的导向叶片21连结到控制环27处的传递杆28那样多件式地或备选地单件式地实施。球形的关节轴承在传递杆28,29的区域中的使用虽然是优选的，然而铰链关节(Scharniergelenk)同样可得到使用。
在图1至5中，传递杆28,29在壳体结构24之外作用在叶根的径向外端部处。在图6和7中，传递杆28,29作用在传递杆28,29的轴承部位30之间。
利用根据本发明的导向叶片调节装置可能的是，即，最佳地调节导向叶片环的导向叶片，更确切地说在确保较小的总摩擦和较小的扭力负荷的情形下避免寄生力。此处本发明的导向叶片调节装置提供用于在较小构件负荷的情形中导向叶片环的导向叶片的偏移的高效的运动学特性(Kinematik)，由此在利用导向叶片调节装置的流体机械中较高的吸取压力可被利用。

Claims (7)

1.一种用于流体机械的导向叶片调节装置，即用于多个被编组成导向叶片环的导向叶片围绕所述导向叶片环的导向叶片的在所述流体机械的转子的径向上延伸的导向叶片轴线的扭转，带有
驱动轴(26)，驱动马达被联接到所述驱动轴(26)处且所述驱动轴(26)经由所述驱动马达被驱动；
控制环(27)，其为了扭转所述导向叶片环(20)的导向叶片(21)将所述驱动轴(26)的扭转传递到所述导向叶片(21)上；
其特征在于，
所述驱动轴(26)与所述导向叶片环(20)的导向叶片(21)中的一个如此地直接联接，即使得所述导向叶片环的该导向叶片由所述驱动轴(26)出发在没有所述控制环(27)的中间连接的情形中可直接扭转；
所述驱动轴(26)或可直接由所述驱动轴(26)驱动的导向叶片(21)与所述控制环(27)经由第一传递杆(28)铰接地相联接；其中所述第一传递杆(28)多件式地构建且具有第一部段(31)和第二部段(32)，其中多件式第一传递杆(28)的第一部段(31)与所述多件式第一传递杆(28)的第二部段(32)铰接地相联接，且
所述驱动轴(26)与所述导向叶片环(20)的其它导向叶片(21)如此地间接联接，即使得所述导向叶片环的其它导向叶片由所述驱动轴(26)出发在所述控制环(27)的中间连接的情形下可被间接扭转；
可间接由所述驱动轴(26)驱动的导向叶片(21)与所述控制环(27)经由另外的第二传递杆(29)铰接地相联接；
所述控制环(27)可在周缘方向上且在轴向上偏移，从而力在所述控制环(27)和铰接地与所述控制环(27)相联接的第一和第二传递杆(28,29)之间的联接点处垂直于所述第一和第二传递杆(28,29)伸延；
其中在所述多件式第一传递杆(28)的第一部段(31)与所述多件式第一传递杆(28)的第二部段(32)之间构造有两个关节轴承，且在所述多件式第一传递杆(28)的第二部段(32)与所述控制环(27)之间构造有唯一的关节轴承。
2.根据权利要求1所述的导向叶片调节装置，其特征在于，可间接由所述驱动轴(26)驱动的导向叶片(21)与所述控制环(27)经由可弹性变形的单件式第二传递杆(29)铰接地相联接。
3.根据权利要求2所述的导向叶片调节装置，其特征在于，在所述单件式第二传递杆(29)中的每个与所述控制环(27)之间构造有关节轴承，且所述单件式第二传递杆(29)中的每个与相应的导向叶片(21)刚性地相联接。
4.根据权利要求1所述的导向叶片调节装置，其特征在于，可间接地由所述驱动轴(26)驱动的导向叶片(21)与所述控制环(27)经由多件式第二传递杆(29)铰接地相联接，其中，这些多件式第二传递杆(29)中的每个的第一部段(35)刚性地与相应的导向叶片(21)相联接，且其中，这些多件式第二传递杆(29)中的每个的第二部段(36)铰接地与所述控制环(27)相联接。
5.根据权利要求4所述的导向叶片调节装置，其特征在于，这些多件式第二传递杆(29)中的每个的第一部段(35)与相应的多件式第二传递杆(29)的第二部段(36)铰接地相联接。
6.根据权利要求4或5所述的导向叶片调节装置，其特征在于，在相应的多件式第二传递杆(29)的第一部段(35)与所述相应的多件式第二传递杆(29)的第二部段(36)之间构造有两个关节轴承，且在所述相应的多件式第二传递杆(29)的第二部段(36)与所述控制环(27)之间构造有唯一的关节轴承。
7.一种带有具有运转叶片的转子且带有具有导向叶片的定子的流动机械，其中，所述导向叶片形成至少一个导向叶片环，且其中，至少一个导向叶片环的所述导向叶片可通过导向叶片调节装置被调节，其特征在于，所述导向叶片调节装置根据权利要求1至6中任一项构造。
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