DE102011088820A1

DE102011088820A1 - Turbomachine and method for operating such

Info

Publication number: DE102011088820A1
Application number: DE102011088820A
Authority: DE
Inventors: Rosario Montante; Michael Schwarz; Norbert Stollenwerk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-20
Also published as: WO2013087863A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Strömungsmaschine (10), mit einer ersten stationären Schaufelreihe (14) mit verstellbaren Schaufeln (16) und zumindest einer zweiten stationären Schaufelreihe (18) mit verstellbaren Schaufeln (20), wobei die erste stationäre Schaufelreihe (14) und die zumindest zweite stationäre Schaufelreihe (18) in axialer Richtung (12) hintereinander angeordnet sind und wobei durch Verstellen der Schaufeln (16, 20) der ersten stationären Schaufelreihe (14) und/oder der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe (18) eine Strömungsrichtung (22) des Strömungsmediums änderbar ist. Um einen breitmöglichsten Fahrbereich, eine minimale Leistungsaufnahme und einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass eine Schaufelverstellung der ersten stationären Schaufelreihe (14) und eine Schaufelverstellung der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe (18) unabhängig voneinander erfolgen.The invention relates to a turbomachine (10), comprising a first stationary blade row (14) with adjustable blades (16) and at least one second stationary blade row (18) with adjustable blades (20), the first stationary blade row (14) and the at least second stationary row of blades (18) are arranged one behind the other in the axial direction (12) and wherein a flow direction (22) is achieved by adjusting the blades (16, 20) of the first stationary blade row (14) and / or the at least second stationary blade row (18) ) of the flow medium is changeable. In order to achieve the widest possible driving range, minimum power consumption and high efficiency, it is proposed that blade displacement of the first stationary blade row (14) and blade displacement of the at least second stationary blade row (18) be independent of each other.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, die von einem Strömungsmedium in einer axialen Richtung durchströmbar ist, mit einer ersten stationären Schaufelreihe mit verstellbaren Schaufeln und zumindest einer zweiten stationären Schaufelreihe mit verstellbaren Schaufeln, wobei die erste stationäre Schaufelreihe und die zumindest zweite stationäre Schaufelreihe in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind und wobei durch Verstellen der Schaufeln der ersten stationären Schaufelreihe und/oder der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe eine Strömungsrichtung des Strömungsmediums änderbar ist sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Strömungsmaschine. The invention relates to a turbomachine, which can be flowed through by a flow medium in an axial direction, with a first stationary blade row with adjustable blades and at least one second stationary blade row with adjustable blades, wherein the first stationary blade row and the at least second stationary blade row in the axial direction one behind the other are arranged and wherein by adjusting the blades of the first stationary blade row and / or the at least second stationary blade row, a flow direction of the flow medium is changeable and a method for operating such a turbomachine.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt zum Verstellen mehrere Schaufelreihen eines mehrstufigen Axialverdichters eine Verstellvorrichtung für die Gesamtheit der Schaufelreihen der Stufen zu verwenden. Hierbei erfolgt ein Verstellen aller Schaufelreihen zeitgleich und anhand desselben Verstellgesetzes also über dieselbe Geometrie der Verstellvorrichtung. Nachteilig ist hierbei, dass ein jeweilig verwendetes Verstellgesetz ein Kompromiss für alle Betriebszustände der Strömungsmaschine darstellt. From the prior art it is known to use a plurality of blade rows of a multi-stage axial compressor to use an adjusting device for the entirety of the blade rows of the stages. Here, an adjustment of all blade rows at the same time and on the basis of the same adjustment law so over the same geometry of the adjustment takes place. The disadvantage here is that a respective Verstellgesetz used represents a compromise for all operating conditions of the turbomachine.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strömungsmaschine und ein Verfahren bereitzustellen, bei denen Stufen bzw. Schaufelreihen der Strömungsmaschine im Betrieb an alle Betriebszustände der Strömungsmaschine angepasst werden können. It is an object of the present invention to provide a turbomachine and a method in which stages or rows of blades of the turbomachine can be adapted in operation to all operating states of the turbomachine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. This object is achieved with a turbomachine with the features of claim 1 and a method with the features of claim 13.

Die Erfindung geht aus von einer Strömungsmaschine der Eingangs genannten Art. Es wird vorgeschlagen, dass eine Schaufelverstellung der ersten stationären Schaufelreihe und eine Schaufelverstellung der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe unabhängig voneinander erfolgen. The invention is based on a turbomachine of the type mentioned at the beginning. It is proposed that a blade adjustment of the first stationary blade row and a blade adjustment of the at least second stationary blade row be carried out independently of one another.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann gewährleistet werden, dass alle vorhandenen Stufen bzw. stationären Schaufelreihen der Strömungsmaschine optimal zusammenarbeiten. Zudem können vorteilhaft Arbeitspunkte aller Stufen im Kennfeld optimal zugeordnet werden. Dies ist insbesondere abhängig von der Einstellung der ersten stationären Schaufelreihe der ersten Stufe oder der Eintrittsleitschaufelreihe. Zudem kann auch die Zuordnung der Schaufelreihen bzw. der Stufen zueinander bei verschiedenen Drehzahlen, Eintrittstemperaturen und/oder Gaszuständen optimal gestaltet werden. Die Strömungsmaschine kann so einen breitmöglichsten Fahrbereich aufweisen. Des Weiteren führt es zu einer minimalen bzw. geringen Leistungsaufnahme und/oder zu einem besseren bzw. hohen Wirkungsgrad im gewählten Betriebspunkt gegenüber Systeme des Standes der Technik. The inventive design can be ensured that all existing stages or stationary blade rows of the turbomachine work together optimally. In addition, advantageous operating points of all stages in the map can be optimally assigned. This is particularly dependent on the setting of the first stationary blade row of the first stage or the inlet guide vane row. In addition, the assignment of the blade rows or the stages to each other at different speeds, inlet temperatures and / or gas conditions can be optimally designed. The turbomachine can thus have the widest possible driving range. Furthermore, it leads to a minimum or low power consumption and / or to a better or high efficiency at the selected operating point over systems of the prior art.

Eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine stellt hier insbesondere jede, vom Fachmann für einsetzbar erachtete Maschine dar, beispielsweise einen Verdichter mit einer ersten Stufe und zumindest einer zweiten Stufe, und insbesondere einen Axialverdichter. Unter einer Schaufelreihe soll hier eine Leitschaufelreihe, wie eine Eingangsleitschaufelreihe, eine Ausgangsleitschaufelreihe oder eine Leitschaufelreihe einer Stufe verstanden werden. Wird im folgenden Text der Begriff Schaufelreihe ohne genauere Spezifikation verwendet, stellt dies eine stationäre Schaufelreihe dar. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass eine Schaufelverstellung einer ersten Gruppe von zumindest zwei stationären Schaufelreihen und eine Schaufelverstellung einer zweiten Gruppe von zumindest zwei stationären Schaufelreihen unabhängig voneinander erfolgen. Auch möglich wäre eine unabhängige Verstellung von einer ersten und/oder zweiten stationären Schaufelreihe gegenüber einer ersten und/oder zweiten Gruppe von zumindest zwei stationären Schaufelreihen. Die im folgenden Text beschriebenen Merkmale und Eigenschaften der ersten und/oder zweiten stationären Schaufelreihe sollen auch anwendbar auf eine Gruppe an Schaufelreihen mit zumindest zwei stationären Schaufelreihen sein, ohne dass dies eine jeweilige Beschränkung der Begriffe, Merkmale oder Eigenschaften darstellt. In particular, a turbomachine according to the invention represents any machine considered suitable by the person skilled in the art, for example a compressor with a first stage and at least one second stage, and in particular an axial compressor. A row of blades should here be understood to mean a row of guide vanes, such as an inlet guide vane row, an outlet vane row or a vane row of a stage. If in the following text the term blade row is used without a more precise specification, this represents a stationary row of blades. In principle it would also be conceivable that a blade adjustment of a first group of at least two stationary blade rows and a blade adjustment of a second group of at least two stationary blade rows occur independently of each other , It would also be possible to independently shift from a first and / or second stationary blade row relative to a first and / or second group of at least two stationary blade rows. The features and characteristics of the first and / or second stationary blade rows described below are also intended to be applicable to a group of blade rows with at least two stationary blade rows, without this being a respective limitation on the terms, characteristics or properties.

Eine der stationären Schaufelreihen ist insbesondere ein Bestandteil einer Stufe der Strömungsmaschine. Zudem kann eine Stufe zumindest eine mit einer Welle eines Rotors der Strömungsmaschine rotierende Schaufelreihe (Laufschaufeln bzw. Rotorschaufeln) aufweisen, wodurch die Stufe bevorzugt eine Leitschaufelreihe von stationären bzw. nicht rotierenden Leitschaufeln und eine rotierende Schaufelreihe umfasst. Die Wendung „verstellbare Schaufeln“ definiert insbesondere eine Drehung der Schaufeln bzw. Leitschaufeln um ihre eigene Achse entlang einer radialen Richtung der Strömungsmaschine. Ferner soll unter „unabhängig voneinander“ zeitlich getrennt und/oder mit unterschiedlichen Verstellgesetzen verstanden werden. Die Verstellung der stationären Schaufelreihen kann hierbei nach jedem, dem Fachmann für einsetzbar erachteten Mechanismus oder mit jedem, dem Fachmann für sinnvoll erachtetes Mittel erfolgen. Hierbei können der Mechanismus und/oder das Mittel zur Verstellung für die erste und die zweite stationäre Schaufelreihe gleich oder unterschiedlich betrieben bzw. ausgeführt sein. Die erfindungsgemäße Verstellung der Schaufelreihen kann zur Betriebs-Regelung der Strömungsmaschine herangezogen werden. One of the stationary blade rows is in particular a component of a stage of the turbomachine. In addition, a stage may include at least one row of blades (blades or rotor blades) rotating with a shaft of a rotor of the turbomachine, whereby the stage preferably comprises a stator blade row of stationary or non-rotating guide vanes and a rotating blade row. The term "adjustable blades" in particular defines a rotation of the blades or vanes about their own axis along a radial direction of the turbomachine. Furthermore, the term "independently of one another" should be understood to mean time-separated and / or with different adjustment laws. The adjustment of the stationary blade rows can in this case be carried out according to any mechanism which the person skilled in the art considers suitable or with any means considered appropriate by the person skilled in the art. Here, the mechanism and / or the means for adjustment for the first and the second stationary blade row can be operated or executed the same or different. The inventive adjustment of the blade rows can be used for operation control of the turbomachine.

Zur konstruktiv einfachen Verstellung sind die Schaufeln einer Reihe miteinander und insbesondere mechanisch miteinander gekoppelt und werden somit alle gemeinsam und gleichzeitig/gleichartig verstellt. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die erste stationäre Schaufelreihe und die zumindest zweite stationäre Schaufelreihe jeweils zumindest ein Verstellelement aufweisen. Hierbei soll unter einem Verstellelement ein Bauteil verstanden werden, welches die Schaufeln einer Schaufelreihe in Umfangsrichtung des Bauteils miteinander koppelt. Das Verstellelement kann jedes, vom Fachmann für einsetzbar erachtetes Bauteil sein, wie beispielsweise ein Gehäuse und/oder ein Außengehäuse, das drehbar ausgeführt ist und welches z. B. die ganze Strömungsmaschine umschließt. Grundsätzlich kann das Verstellelement auch mehrere Bauteile umfassen und/oder einen Koppelmechanismus darstellen. Vorteilhafterweise ist das Verstellelement als ein Ring bzw. Verstellring ausgeführt, der um die Strömungsmaschine herum angeordnet ist und der alle Schaufeln einer Reihe miteinander verbindet bzw. diese mechanisch koppelt. Wird im Folgenden der Begriff Verstellring zur Bezeichnung des Verstellelements verwendet, soll dies ein breites Verständnis des Begriffs Verstellelement nicht einschränken. Die Kopplung des Verstellelements bzw. -rings mit den Schaufeln erfolgt hierbei über zumindest ein Koppelelement, wie beispielsweise einem Hebel und/oder einem Koppelgelenk. Dadurch ist ein Verstellmittel für Schaufeln der stationären Schaufelreihen vorteilhaft an die Geometrie der Strömungsmaschine und/oder der Stufen angepasst. Zudem kann ein Abstand zwischen zwei stationären Schaufelreihen, zwischen denen eine Laufschaufelreihe angeordnet ist, Bauraum sparend zur Anordnung des Verstellmittels bzw. -rings ausgenutzt werden. For structurally simple adjustment, the blades of a row are coupled together and in particular mechanically with each other and are thus adjusted all together and simultaneously / identically. Furthermore, it is proposed that the first stationary blade row and the at least second stationary blade row each have at least one adjusting element. Here, an adjusting element is to be understood as a component which couples the blades of a row of blades in the circumferential direction of the component with one another. The adjusting element can be any component that can be used by a person skilled in the art, such as, for example, a housing and / or an outer housing, which is designed to be rotatable and which, for. B. encloses the entire turbomachine. In principle, the adjusting element can also comprise a plurality of components and / or represent a coupling mechanism. Advantageously, the adjusting element is designed as a ring or adjusting ring which is arranged around the turbomachine and which connects all the blades of a row or mechanically couples them. If the term adjusting ring is used below to denote the adjusting element, this is not intended to restrict a broad understanding of the term adjusting element. The coupling of the adjusting element or ring with the blades takes place via at least one coupling element, such as a lever and / or a coupling joint. As a result, an adjusting means for blades of the stationary blade rows is advantageously adapted to the geometry of the turbomachine and / or the steps. In addition, a space between two stationary rows of blades, between which a blade row is arranged, space can be used to save space for the arrangement of the adjusting or -ring.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Strömungsmaschine eine Verstellvorrichtung aufweist, wodurch ein Verstellen konstruktiv einfach erfolgen kann. Vorteilhafterweise sind das Verstellelement der ersten stationären Schaufelreihe und das Verstellelement der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe je ein Bestandteil der Verstellvorrichtung. Bevorzugt weist die Verstellvorrichtung zumindest einen Aktor auf. Mittels dieses Aktors kann zumindest eine stationäre Schaufelreihe vertellt werden. Die zweite Schaufelreihe und/oder weitere Schaufelreihen können mittels desselben Aktors oder mittels eines beliebig anderen Verstellmittels verstellt werden. Hierdurch kann das Verstellen zuverlässig vermittelt werden. Vorteilhafterweise greift der zumindest eine Aktor zumindest während eines Verstellens mittelbar an dem Verstellelement bzw. -ring der ersten stationären Schaufelreihe und/oder an dem Verstellelement bzw. -ring der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe an. Somit ist es möglich ein Verstellen auch über große Distanzen, beispielsweise durch eine Funkverbindung, zu übermitteln. Furthermore, it is advantageous if the turbomachine has an adjusting device, whereby an adjustment can be made structurally simple. Advantageously, the adjusting element of the first stationary blade row and the adjusting element of the at least second stationary blade row are each a component of the adjusting device. Preferably, the adjusting device has at least one actuator. By means of this actuator, at least one stationary row of blades can be adjusted. The second blade row and / or further blade rows can be adjusted by means of the same actuator or by means of any other adjustment means. As a result, the adjustment can be reliably communicated. Advantageously, the at least one actuator, at least during an adjustment, acts indirectly on the adjusting element or ring of the first stationary blade row and / or on the adjusting element or ring of the at least second stationary blade row. Thus, it is possible to transmit an adjustment over long distances, for example by a radio link.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung greift der zumindest eine Aktor zumindest während eines Verstellens unmittelbar an dem Verstellring der ersten Stufe und/oder an dem Verstellring der zumindest zweiten Stufe an. Durch die Realisierung des unmittelbaren bzw. direkten Kontakts zwischen dem Aktor und einem Verstellelement bzw. -ring kann das Verstellen besonders robust und effektiv stattfinden. In an alternative embodiment of the invention, the at least one actuator, at least during an adjustment, engages directly on the adjusting ring of the first stage and / or on the adjusting ring of the at least second stage. By realizing the direct or direct contact between the actuator and an adjustment or ring adjustment can take place particularly robust and effective.

Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Übersetzung zwischen der ersten stationären Schaufelreihe und dem zumindest einen Aktor und/oder der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe und dem zumindest einen Aktor im Betrieb der Strömungsmaschine einstellbar ist. Dies erfolgt beispielsweise über ein zeitlich versetztes Verstellen der Komponenten zueinander. Hierdurch kann besonders Bauteil, Montageaufwand und Kosten sparend ein universeller Aktor verwendet werden, um zwei Schaufelreihen unabhängig voneinander einzustellen. It is also proposed that a ratio between the first stationary blade row and the at least one actuator and / or the at least second stationary blade row and the at least one actuator during operation of the turbomachine is adjustable. This is done for example by a time-shifted adjustment of the components to each other. As a result, it is possible in particular to use a component, installation effort and cost-saving universal actuator to set two rows of blades independently.

Eine besonders exakte Einstellung der Strömungsmaschine kann vorteilhaft erreicht werden, wenn eine Übersetzung zwischen dem Verstellen der ersten stationären Schaufelreihe und/oder dem Verstellen der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe abhängig ist von zumindest einem Betriebsparameter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Drehzahl, einer Winkelstellung einer Leitschaufel zumindest einer stationären Schaufelreihe, einem Volumenstrom, einem Druck oder einer Temperatur. Hierbei können diese Parameter und/oder Parametergruppen in einer Steuereinheit der Strömungsmaschine hinterlegt oder programmiert sein. Alternativ oder zusätzlich können diese Parameter und/oder Parametergruppen im Kennfeld variiert werden. Eine Temperatur kann hier insbesondere auch eine Umgebungstemperatur sein. Eine Winkelstellung einer Leitschaufel einer stationären Schaufelreihe kann hier beispielsweise die Winkelstellung einer Leitschaufel der ersten stationären Schaufelreihe und/oder einer Leitschaufel der Eintrittsleitschaufelreihe sein. A particularly exact adjustment of the turbomachine can advantageously be achieved if a ratio between the adjustment of the first stationary blade row and / or the adjustment of the at least second stationary blade row is dependent on at least one operating parameter selected from the group consisting of a rotational speed, an angular position of a guide vane at least one stationary blade row, a volume flow, a pressure or a temperature. In this case, these parameters and / or parameter groups can be stored or programmed in a control unit of the turbomachine. Alternatively or additionally, these parameters and / or parameter groups can be varied in the characteristic field. In this case, a temperature can in particular also be an ambient temperature. An angular position of a stator blade of a stationary blade row can here be, for example, the angular position of a guide blade of the first stationary blade row and / or a guide blade of the inlet guide blade row.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die zumindest erste Verstellvorrichtung einen universalen Aktor für die Schaufelverstellung der ersten stationären Schaufelreihe und die Schaufelverstellung der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe aufweist. So können Bauteile, Bauraum, Montageaufwand und Kosten gespart werden. Dies kann beispielsweise mittels eines Zahnrads erfolgen, das verschieblich zwischen zwei gleich ausgeführten Zahngestängen angeordnet ist, um die Verstellringe mit korrespondierenden Außenverzahnungen zeitlich nacheinander anzutreiben. In addition, it is proposed that the at least first adjusting device has a universal actuator for the blade adjustment of the first stationary blade row and the blade adjustment of the at least second stationary blade row. Thus, components, space, installation costs and costs can be saved. This can be done, for example, by means of a toothed wheel, which is displaceably arranged between two toothed rods of the same design, in order to drive the adjusting rings in time succession with corresponding external toothings.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist die zumindest erste Verstellvorrichtung einen ersten Aktor für die Schaufelverstellung der ersten stationären Schaufelreihe und zumindest einen zweiten Aktor für die Schaufelverstellung der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe auf. Dadurch kann das Verstellen der einzelnen Schaufelreihen unabhängig voneinander erfolgen. Die relative Verstellung kann somit individuell angepasst werden und jedes Verstellelement verstellt die Schaufelreihen individuell. Hierbei können der erste Aktor und der zumindest zweite Aktor nach dem gleichen Prinzip funktionieren bzw. gleich aufgebaut sein oder sie können unterschiedlich funktionieren oder aufgebaut sein. In an alternative embodiment of the invention, the at least first adjusting device a first actuator for the blade adjustment of the first stationary blade row and at least one second actuator for the blade adjustment of the at least second stationary blade row. As a result, the adjustment of the individual rows of blades can be carried out independently of each other. The relative adjustment can thus be adjusted individually and each adjusting element adjusts the rows of blades individually. In this case, the first actuator and the at least second actuator can function on the same principle or be of the same design, or they can function differently or be constructed.

Der Aktor kann hierbei nach jedem, dem Fachmann für sinnvoll erscheinendes Prinzip funktionieren. Hierfür kann er beispielsweise a) einen linearen Antrieb mit Zylinder/Kolben und Gestänge, b) einen Riemen oder eine Kette, c) ein Zahngestänge, d) eine Spindel/oder eine Schnecke aufweisen. In this case, the actuator can function according to any principle that appears appropriate to the person skilled in the art. For this purpose, he may, for example, a) have a linear drive with cylinder / piston and linkage, b) a belt or a chain, c) a toothed rod, d) a spindle or a worm.

a) Linearer Antrieb (Zylinder/Kolben und Gestänge) a) Linear drive (cylinder / piston and linkage)

Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass die zumindest eine Verstellvorrichtung zumindest ein Gestänge aufweist. Hierdurch kann die Verstellvorrichtung mit einem geringen Gewicht realisiert werden. Das Gestänge ist bevorzugt ein Bestandteil des ersten und oder zweiten Aktors. Zudem wird das Gestänge bevorzugt hydraulischen und/oder pneumatischen mit einem Hydraulik- oder Pneumatik-Zylinder mit Kolben angetrieben. Grundsätzlich könnte der Antrieb auch über einen Motor, wie einen Linearmotor, erfolgen. Ferner kann das Gestänge zumindest ein Gelenk zur Richtungsanpassung an eine Dreh- bzw. Schwenkbewegung des Verstellrings aufweisen. Des Weiteren kann das Gestänge an eine Lasche angreift, die an der Außenfläche des Verstellelements angeordnet bzw. angeformt ist. Alternativ kann eine Anbindung des Gestänges an einem Ende des Gestänges und bevorzugt an beiden Enden des Gestänges bzw. am Verstellelement und am Kolben des Hydraulik- oder Pneumatik-Zylinder gelenkig ausgeführt sein. A preferred development consists in that the at least one adjusting device has at least one linkage. As a result, the adjustment can be realized with a low weight. The linkage is preferably a component of the first and or second actuator. In addition, the linkage is preferably driven hydraulic and / or pneumatic with a hydraulic or pneumatic cylinder with piston. In principle, the drive could also take place via a motor, such as a linear motor. Further, the linkage may have at least one joint for directional adjustment to a rotational or pivotal movement of the adjusting ring. Furthermore, the linkage engages a tab which is arranged or formed on the outer surface of the adjusting element. Alternatively, a connection of the linkage at one end of the linkage and preferably at both ends of the linkage or on the adjusting element and on the piston of the hydraulic or pneumatic cylinder be articulated.

b) Riemen/Kette b) belt / chain

Alternativ wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Verstellvorrichtung für das Verstellen zumindest einen Riemen aufweist. Hierdurch kann das Verstellen konstruktiv einfach und Platz sparend erfolgen. Der Riemen ist bevorzugt ein Bestandteil des ersten und oder zweiten Aktors. Der Riemen könnte prinzipielle auch ein Zahnriemen oder eine Kette sein. Der Riemen wird bevorzugt über ein Antriebsrad von einem Antrieb, wie beispielsweise einem Motor (Elektromotor oder Schrittmotor) oder einem Hydraulik-Drehantrieb o.ä., angetrieben. Der Riemen kann beispielsweise an einer Außenfläche des Verstellelements angreifen. Alternatively, it is proposed that the at least one adjusting device for adjusting comprises at least one belt. As a result, the adjustment can be made structurally simple and space-saving. The belt is preferably a component of the first and / or second actuator. The belt could in principle also be a toothed belt or a chain. The belt is preferably driven via a drive wheel by a drive, such as a motor (electric motor or stepper motor) or a hydraulic rotary drive or the like. The belt may, for example, engage an outer surface of the adjusting element.

c) Zahngestänge c) toothed rod

Ferner wird alternativ vorgeschlagen, dass die zumindest eine Verstellvorrichtung für das Verstellen zumindest ein Zahngestänge aufweist. Furthermore, it is alternatively proposed that the at least one adjustment device for the adjustment has at least one toothed rod.

d) Spindel/Schnecke d) spindle / worm

Zudem wird alternativ vorgeschlagen, dass die zumindest eine Verstellvorrichtung für das Verstellen zumindest eine Spindel und/oder eine Schnecke aufweist. Dadurch kann ein Antrieb mit einer hohen Belastbarkeit bereitgestellt werden. In addition, it is alternatively proposed that the at least one adjusting device for the adjustment has at least one spindle and / or one worm. As a result, a drive with a high load capacity can be provided.

Das Zahngestänge und die Spindel und/oder die Schnecke sind Antriebselemente und jedes ist bevorzugt ein Bestandteil des ersten und oder zweiten Aktors. Zudem wird das Zahngestänge oder die Schnecke bevorzugt über ein Zahnrad mit korrespondierender Verzahnung, im Fall der Schnecke einer Schrägverzahnung, von einem Antrieb, wie beispielsweise einem Motor (Elektromotor oder Schrittmotor) oder einem Hydraulik-Drehantrieb o.ä., angetrieben. Die Spindel hingegen kann in ihrer Drehrichtung von einer Antriebswelle eines Antriebs direkt angetrieben werden. Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Antriebselement mit einer korrespondierenden Verzahnung, im Fall der Spindel und/oder der Schnecke einer Schrägverzahnung, am Verstellelement in Eingriff bringbar ist. Damit erfolgt die Übertragung konstruktiv einfach und bei dem Spindel- und/oder Schneckenantrieb zusätzlich besonders geräuscharm. Die korrespondierende Verzahnung bzw. Schrägverzahnung kann beispielsweise an der Außenfläche des Verstellelements angeordnet, insbesondere angeformt, sein und stellt somit eine Außenverzahnung dar. Zudem erstreckt sich die Verzahnung über einen Sektor und/oder einen Umfang des Verstellelements bzw. -rings. Die Verzahnung kann sich entweder über den gesamten Umfang des Verstellelement bzw. -rings erstrecken oder kann als Teilverzahnung über einen Sektor des Umfangs ausgebildet sein. Hierbei hängt ein Winkelbereich der Verzahnung von einem gewünschten bzw. erforderlichen Verstellbereich der Schaufelreihe und/oder an einer Länge des Antriebelements ab. The toothed rod and the spindle and / or the worm are driving elements and each is preferably a part of the first and / or second actuator. In addition, the toothed rod or the worm preferably via a gear with corresponding toothing, in the case of the helical gear worm, by a drive, such as a motor (electric motor or stepper motor) or a hydraulic rotary drive or the like, driven. The spindle, however, can be driven directly in its direction of rotation by a drive shaft of a drive. Furthermore, it is advantageous if the drive element can be brought into engagement with a corresponding toothing, in the case of the spindle and / or the helical gear worm, on the adjusting element. Thus, the transfer is structurally simple and in the spindle and / or worm drive additionally particularly quiet. The corresponding toothing or helical toothing can be arranged, for example, on the outer surface of the adjusting element, in particular integrally formed, and thus represents an external toothing. In addition, the toothing extends over a sector and / or a circumference of the adjusting element or ring. The toothing can either extend over the entire circumference of the adjusting element or ring or can be formed as a partial toothing over a sector of the circumference. In this case, an angular range of the toothing depends on a desired or required adjustment range of the blade row and / or on a length of the drive element.

Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass die erste stationäre Schaufelreihe eine Eintrittsleitschaufelreihe ist. Zudem ist die zumindest zweite stationäre Schaufelreihe eine Leitschaufelreihe einer Stufe der Strömungsmaschine. A preferred development is that the first stationary blade row is a Eintrittsleitschaufelreihe. In addition, the at least second stationary blade row is a row of guide blades of a stage of the turbomachine.

Es wird ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Strömungsmaschine vorgeschlagen. Die Strömungsmaschine wird von einem Strömungsmedium in einer axialen Richtung durchströmt und weist eine erste stationäre Schaufelreihe und zumindest eine in axialer Richtung hinter der ersten stationären Schaufelreihe angeordneten zweite stationäre Schaufelreihe auf, wobei durch Verstellen von Schaufeln der ersten stationären Schaufelreihe und/oder der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe eine Strömungsrichtung des Strömungsmediums geändert wird. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden eine Schaufelverstellung der ersten stationären Schaufelreihe und eine Schaufelverstellung der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe unabhängig voneinander eingestellt. A method for operating a turbomachine is also proposed. The turbomachine is flowed through by a flow medium in an axial direction and has a first stationary blade row and at least one second arranged behind the first stationary blade row in the axial direction stationary blade row, wherein a flow direction of the flow medium is changed by adjusting blades of the first stationary blade row and / or the at least second stationary blade row. According to the method of the invention, a blade displacement of the first stationary blade row and a blade displacement of the at least second stationary blade row are set independently of each other.

Durch den erfindungsgemäßen Aspekt kann gewährleistet werden, dass alle vorhandenen Schaufelreihen bzw. Stufen der Strömungsmaschine optimal zusammenarbeiten. Des Weiteren können vorteilhaft Arbeitspunkte aller Stufen im Kennfeld optimale zugeordnet werden. Dies ist insbesondere abhängig von der Einstellung der ersten stationären Schaufelreihe der ersten Stufe oder der Eintrittsleitschaufelreihe. Zudem kann auch die Zuordnung der Schaufelreihen bzw. Stufen zueinander bei verschiedenen Drehzahlen, Eintrittstemperaturen und/oder Gaszuständen optimal gestaltet werden. Die Strömungsmaschine kann so einen breitmöglichsten Fahrbereich aufweisen. Des Weiteren führt es zu einer minimalen bzw. geringen Leistungsaufnahme und zu einem besseren bzw. hohen Wirkungsgrad im gewählten Betriebspunkt gegenüber Systeme des Standes der Technik. The aspect according to the invention makes it possible to ensure that all existing blade rows or stages of the turbomachine work optimally together. Furthermore, advantageous operating points of all stages in the map can be assigned optimal. This is particularly dependent on the setting of the first stationary blade row of the first stage or the inlet guide vane row. In addition, the assignment of the blade rows or stages to each other at different speeds, inlet temperatures and / or gas conditions can be optimally designed. The turbomachine can thus have the widest possible driving range. Furthermore, it leads to a minimum or low power consumption and to a better or high efficiency at the selected operating point over systems of the prior art.

Vorteilhaft weist das Verfahren zumindest die folgenden Schritte auf: Ermitteln eines Ist-Werts zumindest eines Betriebsparameters; Ermitteln eines Soll-Werts des Betriebsparameters mittels Vergleichen des Ist-Werts mit zumindest einem hinterlegten Betriebspunkt in einem Kennfeld von Betriebsparametern; und Verstellen der ersten stationären Schaufelreihe und der zumindest zweiten stationären Schaufelreihe unabhängig voneinander aufgrund des ermittelten Soll-Werts des Betriebsparameters. Hierdurch kann die Verstellung vorteilhaft an einen Ist-Zustand der Strömungsmaschine angepasst werden. Ein Ist-Wert stellt hier beispielsweise eine Fördermenge oder ein Enddruck dar. Advantageously, the method has at least the following steps: determining an actual value of at least one operating parameter; Determining a desired value of the operating parameter by comparing the actual value with at least one stored operating point in a map of operating parameters; and adjusting the first stationary blade row and the at least second stationary blade row independently of each other on the basis of the determined desired value of the operating parameter. As a result, the adjustment can be advantageously adapted to an actual state of the turbomachine. An actual value represents here, for example, a delivery rate or a final pressure.

Vorteilhafterweise werden die erste stationäre Schaufelreihe und/oder die zumindest zweite stationäre Schaufelreihe während eines Betriebs der Strömungsmaschine, bevorzugt unabhängig voneinander, verstellt, wodurch besonders schnell auf Zustandsänderungen, wie Temperatur-, Druck und/oder Volumenstromschwankungen reagiert werden kann, wodurch die Strömungsmaschine sicher betrieben werden kann. Advantageously, the first stationary blade row and / or the at least second stationary blade row during operation of the turbomachine, preferably independently adjusted, whereby particularly fast to changes in state, such as temperature, pressure and / or volumetric flow fluctuations can be reacted, whereby the turbomachine operated safely can be.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in more detail in conjunction with the drawings.

Es zeigen: Show it:

1 eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine mit fünf Stufen in einer schematischen Darstellung, 1 a turbomachine according to the invention with five stages in a schematic representation,

2 einen Teilbereich zweier Stufen der Strömungsmaschine der 1 mit je einem Verstellelement und je einem Aktor in einer Detaildarstellung, 2 a portion of two stages of the turbomachine the 1 each with one adjusting element and one actuator each in a detailed representation,

3 ein Verstellelement der 2 mit einem pneumatischen Antrieb, 3 an adjustment of the 2 with a pneumatic drive,

4 ein alternatives Verstellelement mit einem Riemenantrieb, 4 an alternative adjusting element with a belt drive,

5 ein zweites alternatives Verstellelement mit einem Antrieb mit einem Zahngestänge und einer korrespondierenden Verzahnung am Verstellring, 5 a second alternative adjusting element with a drive with a toothed rod and a corresponding toothing on the adjusting ring,

6 ein drittes alternatives Verstellelement mit einem Antrieb mit einer Spindel und einer korrespondierende Schrägverzahnung am Verstellring und 6 a third alternative adjusting element with a drive with a spindle and a corresponding helical toothing on the adjusting ring and

7 eine alternative Verstellvorrichtung mit einem universellen Aktor zum Antrieb von zwei Verstellelementen. 7 an alternative adjusting device with a universal actuator for driving two adjusting elements.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine 10, ausgebildet als fünfstufiger Axialverdichter 62. Die Strömungsmaschine 10 wird in einem Betrieb in einer axialen Richtung 12 von einem Strömungsmedium, wie beispielsweise Luft, durchströmt. Zudem weist die Strömungsmaschine 10 eine erste Stufe 56, eine zweite Stufe 58 sowie weitere Stufen 60, 60’ auf, die in axialer Richtung 12 hintereinander angeordnet sind (exemplarisch sind nur zwei weitere Stufen mit Bezugszeichen versehen). Des Weiteren weisen alle Stufen 56, 58, 60, 60’ jeweils eine stationäre Schaufelreihe 18, 64 in der Form einer Leitschaufelreihe 54 mit Leitschaufeln 66 auf. In axialer Richtung 12 vor der ersten Stufe 56 ist eine erste Schaufelreihe 14 mit Leitschaufeln 34, in der Form einer Eintrittsleitschaufelreihe 38 mit Leitschaufeln 36 eines Eintrittleitapparats 52 angeordnet. 1 shows a turbomachine according to the invention 10 , designed as a five-stage axial compressor 62 , The turbomachine 10 is operating in an axial direction 12 by a flow medium, such as air, flows through. In addition, the turbomachine 10 a first step 56 , a second stage 58 as well as further stages 60 . 60 ' on, in the axial direction 12 are arranged one behind the other (by way of example only two further stages are provided with reference numerals). Furthermore, all stages have 56 . 58 . 60 . 60 ' one stationary blade row each 18 . 64 in the form of a vane row 54 with vanes 66 on. In the axial direction 12 before the first stage 56 is a first row of blades 14 with vanes 34 in the form of an inlet guide vane row 38 with vanes 36 an inlet guide 52 arranged.

Die Schaufelreihen 14, 18, 64 weisen jeweils am Gehäuse 68 befestigte verstellbare Schaufeln 16, 20, 70 oder alternativ, an einem nicht gezeigten Schaufelträger befestigte verstellbare Schaufeln 16, 20, 70 auf. Bei der Verstellung werden die Schaufeln 16, 20, 70 um ihre eigene Achse, verlaufend entlang einer radialen Richtung 72 der Strömungsmaschine 10, gedreht. Zudem sind die Schaufeln 16, 20, 70 in einer dem Fachmann bekannten Art in Umfangsrichtung 74 hintereinander angeordnet (je Schaufelreihe 14, 18, 64 ist nur eine Schaufel 16, 20, 70 gezeigt). Grundsätzlich könnten die Schaufeln 16, 20, 70 alternativ oder zusätzlich auf einer nicht gezeigten Endplatte angeordnet sein. Mittels der Schaufelreihen 14, 18, 64 kann jeweils eine Strömungsrichtung 22 des Strömungsmediums geändert werden. Zudem weisen alle Stufen 56, 58, 60, 60’ jeweils eine rotierende Schaufelreihe, in der Form einer Laufschaufelreihe 76, auf, die in axialer Richtung 12 jeweils vor der entsprechenden Schaufelreihe 18, 64 bzw. Leitschaufelreihe 54 angeordnet sind. Die Laufschaufelreihe 76 der ersten Stufe 56 ist axial zwischen der Eintrittslaufschaufelreihe 38 und der stationären Schaufelreihe 18 der ersten Stufe 56 angeordnet. The rows of blades 14 . 18 . 64 each have on the housing 68 fixed adjustable blades 16 . 20 . 70 or alternatively, adjustable blades attached to a blade carrier, not shown 16 . 20 . 70 on. When adjusting the blades are 16 . 20 . 70 about its own axis, running along a radial direction 72 the turbomachine 10 , turned. In addition, the blades are 16 . 20 . 70 in a type known in the art in the circumferential direction 74 arranged one behind the other (per row of blades 14 . 18 . 64 is only a shovel 16 . 20 . 70 shown). Basically, the blades could 16 . 20 . 70 alternatively or additionally be arranged on an end plate, not shown. By means of the blade rows 14 . 18 . 64 can each have a flow direction 22 the flow medium to be changed. In addition, all stages have 56 . 58 . 60 . 60 ' each a rotating row of blades, in the form of a blade row 76 , on, in the axial direction 12 in each case before the corresponding blade row 18 . 64 or Leitschaufelreihe 54 are arranged. The blade row 76 the first stage 56 is axially between the inlet blade row 38 and the stationary blade row 18 the first stage 56 arranged.

Die Strömungsmaschine 10 weist eine Verstellvorrichtung 28 auf, mittels der die Schaufelreihen 14, 18, 64 des Eintrittleitapparats 52 und der Stufen 56, 58, 60, 60’ verstellt werden können. Für den Eintrittleitapparat 52 und jede der Stufen 56, 58, 60, 60’ weist die Verstellvorrichtung 28 je einen Aktor auf, der eine Verstellbewegung der stationären Schaufelreihen 14, 18, 64 vermittelt. Dies ist in 2 exemplarisch für die Aktoren 30, 32 der ersten und der zweiten stationären Schaufelreihe 14, 18 gezeigt. Die folgende Beschreibung gilt jedoch auch für die Schaufelreihen 64. Zur Interaktion mit dem Aktor 30, 32 weisen die erste stationäre Schaufelreihe 14 und die zweite stationäre Schaufelreihe 18 jeweils ein Verstellelement 24, 26 auf, das als ein Verstellring ausgeführt ist. Im Folgenden wird der Begriff Verstellring zur Bezeichnung des Verstellelements mit den Bezugszeichen 24 und 26 verwendet. Die Verstellringe 24, 26 sind in einer sich in Umfangsrichtung 74 erstreckende Nut im Gehäuse 68 eingepasst. Mittels des Verstellrings 24, 26 sind die Schaufeln 16, 20 der Schaufelreihen 14, 18 in Umfangsrichtung des Verstellrings 24, 26 mechanisch miteinander gekoppelt. Zudem ist der Verstellring 24, 26 je über eine Kopplungseinheit 78, aufweisend einen Hebel und ein Koppelgelenk, mit der stationären Schaufelreihe 14, 18 verbunden. The turbomachine 10 has an adjustment 28 on, by means of the blade rows 14 . 18 . 64 the inlet guide 52 and the steps 56 . 58 . 60 . 60 ' can be adjusted. For the inlet guide 52 and each of the stages 56 . 58 . 60 . 60 ' has the adjustment 28 depending on an actuator, the adjusting movement of the stationary blade rows 14 . 18 . 64 taught. This is in 2 exemplary for the actors 30 . 32 the first and second stationary blade row 14 . 18 shown. However, the following description also applies to the blade rows 64 , To interact with the actor 30 . 32 have the first stationary blade row 14 and the second stationary blade row 18 one adjusting element each 24 . 26 on, which is designed as an adjusting ring. In the following, the term adjusting ring for designating the adjusting element with the reference numerals 24 and 26 used. The adjusting rings 24 . 26 are in a circumferential direction 74 extending groove in the housing 68 fitted. By means of the adjusting ring 24 . 26 are the shovels 16 . 20 the blade rows 14 . 18 in the circumferential direction of the adjusting ring 24 . 26 mechanically coupled with each other. In addition, the adjusting ring 24 . 26 depending on a coupling unit 78 comprising a lever and a coupling joint, with the stationary blade row 14 . 18 connected.

Der erste Aktor 30 greift für die Schaufelverstellung unmittelbar an dem Verstellring 24 der ersten stationären Schaufelreihe 14 und der zweiten Aktor 32 greift für die Schaufelverstellung unmittelbar an dem Verstellring 26 der zweiten stationären Schaufelreihe 18 an. Die Aktoren 30, 32 sind jeweils individuell und unabhängig voneinander betreibbar, wodurch auch eine Schaufelverstellung der ersten stationären Schaufelreihe 14 und eine Schaufelverstellung der zweiten stationären Schaufelreihe 18 unabhängig voneinander erfolgen. The first actor 30 engages for the blade adjustment directly on the adjusting ring 24 the first stationary blade row 14 and the second actor 32 engages for the blade adjustment directly on the adjusting ring 26 the second stationary blade row 18 at. The actors 30 . 32 are each individually and independently operable, thereby also a blade adjustment of the first stationary blade row 14 and a blade displacement of the second stationary blade row 18 independently of each other.

Mittels der Verstellung kann eine Übersetzung zwischen der stationären Schaufelreihe 14 und dem Aktor 30 und der stationären Schaufelreihe 18 und dem Aktor 32 im Betrieb der Strömungsmaschine 10 eingestellt werden. Zudem ist die Übersetzung zwischen dem Verstellen der ersten stationären Schaufelreihe 14 und dem Verstellen der zweiten stationären Schaufelreihe 18 abhängig von zumindest einem Betriebsparameter der Strömungsmaschine 10. Dies kann beispielsweise eine Drehzahl, eine Winkelstellung einer Leitschaufel 66 einer Leitschaufelreihe 54, eine Winkelstellung einer Leitschaufel 34 der ersten stationären Schaufelreihe 14, eine Winkelstellung der Leitschaufel 36 der Eintrittsleitschaufelreihe 38, ein Volumenstrom, ein Druck oder ein Temperatur, wie beispielsweise eine Umgebungstemperatur, sein. By means of the adjustment can be a translation between the stationary blade row 14 and the actor 30 and the stationary blade row 18 and the actor 32 during operation of the turbomachine 10 be set. In addition, the translation between the adjustment of the first stationary blade row 14 and adjusting the second stationary blade row 18 depending on at least one operating parameter of the turbomachine 10 , This can, for example, a speed, an angular position of a vane 66 a row of vanes 54 , an angular position of a vane 34 the first stationary blade row 14 , an angular position of the vane 36 the inlet guide vane row 38 , a volumetric flow, a pressure or a temperature, such as an ambient temperature.

3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung eines Aktors, wobei hier exemplarisch der erste Aktor 30 der Verstellvorrichtung 28 dargestellt ist. Der Aktor 30 ist als ein Gestänge 40 ausgebildet, das mit einem Ende 80 an einer Lasche 82 angreift, die an einer Außenfläche 84 des Verstellrings 24 angeformt ist. Das Gestänge 40 ist mit einem dem Ende 80 gegenüberliegenden Ende 86 mit einem in einem Stellzylinder 88 geführten Kolben 90 verbunden mittels dem das Gestänge 40 hydraulisch oder pneumatisch antreibbar ist. Zudem weist das Gestänge 40 ein Gelenk 92 auf, mittels dem eine Dreh- und/oder Schwenkbewegung 94 des Verstellrings 24 vermittelt werden kann. Alternativ kann eine Anbindung des Gestänges an einem Ende des Gestänges und bevorzugt an beiden Enden des Gestänges bzw. am Verstellring und am Kolben des Hydraulik- oder Pneumatik-Zylinder gelenkig ausgeführt sein (nicht gezeigt). 3 shows a possible embodiment of an actuator, wherein here by way of example the first actuator 30 the adjusting device 28 is shown. The actor 30 is as a linkage 40 trained, with one end 80 on a tab 82 attacks, on an outer surface 84 the adjusting ring 24 is formed. The linkage 40 is with a the end 80 opposite end 86 with one in a control cylinder 88 guided piston 90 connected by means of the linkage 40 is hydraulically or pneumatically driven. In addition, the linkage has 40 a joint 92 on, by means of a rotary and / or pivoting movement 94 the adjusting ring 24 can be taught. Alternatively, a connection of the linkage at one end of the linkage and preferably at both ends of the linkage or on the adjusting ring and on the piston of the hydraulic or pneumatic cylinder can be articulated (not shown).

Gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Strömungsmaschine 10 kann die Schaufelverstellung der ersten stationären Schaufelreihe 14 und die Schaufelverstellung der zweiten stationären Schaufelreihe 18 unabhängig voneinander eingestellt werden. Zudem kann die erste und die zweite stationären Schaufelreihe 14, 18 während eines Betriebs der Strömungsmaschine 10 verstellt werden. Hierbei wird im ersten Schritt eines Ist-Werts zumindest eines Betriebsparameters ermittelt, dies kann beispielsweise eine Fördermenge oder ein Enddruck sein. In einem nachfolgenden, zweiten Schritt wird ein Soll-Werts des Betriebsparameters mittels Vergleichen des Ist-Werts mit zumindest einem hinterlegten Betriebspunkt in einem Kennfeld von Betriebsparametern ermittelt. Im letzten Schritt werden dann die stationäre Schaufelreihe 14 und die stationären Schaufelreihe 18 unabhängig voneinander aufgrund des ermittelten Soll-Werts des Betriebsparameters verstellt. According to a method for operating the turbomachine 10 can the blade adjustment of the first stationary blade row 14 and the blade displacement of the second stationary blade row 18 be set independently. In addition, the first and second stationary blade row 14 . 18 during operation of the turbomachine 10 be adjusted. In this case, in the first step, an actual value of at least one operating parameter is determined; this can be, for example, a delivery rate or a final pressure. In a subsequent, second step, a desired value of the operating parameter is determined by comparing the actual value with at least one stored operating point in a characteristic map of operating parameters. The last step will be the stationary blade row 14 and the stationary blade row 18 adjusted independently of each other on the basis of the determined setpoint value of the operating parameter.

In den 4 bis 7 sind alternative Ausführungsbeispiele der Verstellvorrichtung 28 dargestellt. Im Wesentlichen sind gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele der 4 bis 7 zu dem in den 1 bis 3 sind jedoch den Bezugszeichen der in den Ausführungsbeispielen der 4 bis 7 voneinander abweichend ausgeführten Bauteile die Buchstaben a bis d hinzugefügt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den 1 bis 3, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 verwiesen werden kann. In the 4 to 7 are alternative embodiments of the adjustment 28 shown. Essentially, the same components, features and functions are always numbered the same. To distinguish the embodiments of the 4 to 7 to that in the 1 to 3 However, the reference numerals in the embodiments of the 4 to 7 Deviating executed components added the letters a to d. The following description is essentially limited to the differences from the embodiment in the 1 to 3 , wherein with respect to the same components, features and functions on the description of the embodiment in the 1 to 3 can be referenced.

Das Ausführungsbeispiel der 4 unterscheidet sich von dem der 1 bis 3 darin, dass ein Aktor 30 einer Verstellvorrichtung 28a für das Verstellen von einem Riemen 42 gebildet ist. Der Riemen 42 liegt an einer Außenfläche 84a eines Verstellrings 24a an und wird über ein Antriebsrad 96 von einem Antrieb 98, in der Form eines Schrittmotors oder eines Hydraulik-Drehantriebs, angetrieben. The embodiment of 4 is different from that of 1 to 3 in that an actor 30 an adjustment 28a for adjusting a belt 42 is formed. The belt 42 lies on an outer surface 84a an adjusting ring 24a on and is about a drive wheel 96 from a drive 98 , in the form of a stepping motor or a hydraulic rotary drive, driven.

Das Ausführungsbeispiel der 5 unterscheidet sich von dem der 1 bis 3 darin, dass ein Aktor 30 einer Verstellvorrichtung 28b für das Verstellen von einem Antriebselement und/oder einem Zahngestänge 44 mit einer Verzahnung 100 gebildet ist. Zur Interaktion des Zahngestänges 44 mit einem Verstellring 24b, weist dieser eine zu der Verzahnung 100 des Zahngestänges 44 korrespondierende Verzahnung 46 auf. Die Verzahnungen 46, 100 sind während der Verstellung in Eingriff miteinander. Die Verzahnung 46 ist an einer Außenfläche 84b des Verstellrings 24b angeformt und bildet somit eine Außenverzahnung. Die Verzahnung 46 erstreckt sich über einen Sektor 102 von ca. 180° eines Umfangs 104 des Verstellrings 24b in Richtung des Zahngestänges 44. Grundsätzlich ist hier ein Winkelbereich der Verzahnung 46 von einem gewünschten bzw. erforderlichen Verstellbereich der Schaufelreihe 14 abhängig. Das Zahngestänge 44 wird bei de Verstellung mittels eines Zahnrads 106 mit korrespondierender Verzahnung 108 von einem Antrieb 98, beispielsweise in der Form eines Motors, angetrieben. The embodiment of 5 is different from that of 1 to 3 in that an actor 30 an adjustment 28b for the adjustment of a drive element and / or a toothed rod 44 with a toothing 100 is formed. To the interaction of the toothed rod 44 with an adjusting ring 24b , this one points to the gearing 100 of the toothed rod 44 corresponding toothing 46 on. The gears 46 . 100 are engaged with each other during the adjustment. The gearing 46 is on an outer surface 84b the adjusting ring 24b formed and thus forms an external toothing. The gearing 46 extends over a sector 102 of about 180 ° of a circumference 104 the adjusting ring 24b in the direction of the toothed rod 44 , Basically, here is an angular range of the teeth 46 from a desired or required adjustment range of the blade row 14 dependent. The toothed rod 44 is at de adjustment by means of a gear 106 with corresponding toothing 108 from a drive 98 , for example in the form of a motor, driven.

Alternativ wäre es auch möglich einen Verstellring über ein Zahngestänge zu verstellen, das gemäß 5 angetrieben wird und gemäß der Ausgestaltung der 3 an dem Verstellring angelenkt ist (nicht gezeigt). Alternatively, it would also be possible to adjust an adjusting ring via a toothed rod, according to 5 is driven and according to the embodiment of 3 is hinged to the adjusting ring (not shown).

Das Ausführungsbeispiel der 6 unterscheidet sich von dem der 1 bis 3 darin, dass ein Aktor 30 einer Verstellvorrichtung 28c für das Verstellen von einem Antriebselement und/oder einer Spindel 48 mit einer Schrägverzahnung 110 gebildet ist. Zur Interaktion der Spindel 48 mit einem Verstellring 24c, weist dieser eine zu der Schrägverzahnung 110 der Spindel 48 korrespondierende Schrägverzahnung 50 auf. Die Schrägverzahnungen 50, 110 sind während der Verstellung in Eingriff miteinander. Bezüglich der Ausgestaltung und der Anordnung der Schrägverzahnung 50 wird auf die Ausführungen zu dem Ausführungsbeispiel der 5 verwiesen. Ein Antrieb der Spindel 48 erfolgt direkt über eine Antriebsachse 112 des Antriebs 98. Alternativ könnte auch ein hier nicht gezeigte Übersetzungsgetriebe zwischen Spindel 48 und Antrieb 98 eingesetzt werden. Grundsätzlich könnte die Spindel 48 auch von einer Schnecke gebildet sein, hierbei erfolgt der Antrieb über eine an der Schnecke angreifende Schrägverzahnung (nicht gezeigt). The embodiment of 6 is different from that of 1 to 3 in that an actor 30 an adjustment 28c for the adjustment of a drive element and / or a spindle 48 with a helical toothing 110 is formed. To the interaction of the spindle 48 with an adjusting ring 24c , This one points to the helical gearing 110 the spindle 48 corresponding helical toothing 50 on. The helical gears 50 . 110 are engaged with each other during the adjustment. With regard to the configuration and the arrangement of the helical gearing 50 is based on the comments on the embodiment of 5 directed. A drive of the spindle 48 takes place directly via a drive axle 112 of the drive 98 , Alternatively, a transmission gear between spindle could not be shown here 48 and drive 98 be used. Basically, the spindle could 48 be formed by a worm, in this case, the drive via a screw engaging on the helical gearing (not shown).

Das Ausführungsbeispiel der 7 unterscheidet sich von dem der 1 bis 3 darin, dass eine Verstellvorrichtung 28d einen universalen Aktor 30d für die Schaufelverstellung der ersten stationären Schaufelreihe 14 und die Schaufelverstellung der zweiten stationären Schaufelreihe 18 aufweist. Hierbei ist der Aktor 30d von einem Zahnrad 114 mit einer nicht im Detail gezeigten Verzahnung gebildet, die über zwei Zahngestänge 44d, 44d’ ein Verstellen des ersten und des zweiten Verstellrings 24d, 26d vermittelt. Hierfür weisen die Zahngestänge 44d, 44d’ nicht näher gezeigte Verzahnungen auf, die bei einem Verstellen mit einer Verzahnung 46d, 46d’ der Verstellringe 24d, 26d in Eingriff gebracht werden bzw. stehen. Um mittels des universellen Aktors 30d unterschiedliche Übersetzungen zu vermitteln, wird das Zahnrad 114 zwischen zwei Positionen I, II bewegt, wobei das Zahnrad 114 in der ersten Position I mit dem Verstellring 24d und in der zweiten Position II mit dem Verstellring 26d interagiert. Durch die beiden Positionen I, II kann die Schaufelverstellung der ersten stationären Schaufelreihe 14 und die der zweiten stationären Schaufelreihe 18 zeitlich nacheinander und unabhängig voneinander eingestellt werden. The embodiment of 7 is different from that of 1 to 3 in that an adjusting device 28d a universal actor 30d for the blade adjustment of the first stationary blade row 14 and the blade displacement of the second stationary blade row 18 having. Here is the actor 30d from a gear 114 formed with a toothing not shown in detail, the two toothed rod 44d . 44d ' an adjustment of the first and the second adjusting ring 24d . 26d taught. For this purpose, the toothed rods 44d . 44d ' not shown teeth, which when adjusted with a toothing 46d . 46d ' the adjusting rings 24d . 26d be engaged or stand. To use the universal actuator 30d to impart different translations becomes the gear 114 moved between two positions I, II, with the gear 114 in the first position I with the adjusting ring 24d and in the second position II with the adjusting ring 26d interacts. Through the two positions I, II, the blade adjustment of the first stationary blade row 14 and the second stationary blade row 18 be set sequentially and independently of each other.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. While the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Turbomachine ( 10 ), which flows from a flow medium in an axial direction ( 12 ) is flowed through, with a first stationary blade row ( 14 ) with adjustable blades ( 16 ) and at least one second stationary blade row ( 18 ) with adjustable blades ( 20 ), wherein the first stationary blade row ( 14 ) and the at least second stationary blade row ( 18 ) in the axial direction ( 12 ) are arranged one behind the other and wherein by adjusting the blades ( 16 . 20 ) of the first stationary blade row ( 14 ) and / or the at least second stationary blade row ( 18 ) a flow direction ( 22 ) of the flow medium is changeable, characterized in that a blade adjustment of the first stationary blade row ( 14 ) and a blade adjustment of the at least second stationary blade row ( 18 ) independently of each other.

Turbomachine according to claim 1, characterized in that the first stationary blade row ( 14 ) and the at least second stationary blade row ( 18 ) each at least one adjusting element ( 24a -d, 26a -D).

Turbomachine according to claim 2, characterized by at least one adjusting device ( 28 . 28d ) containing at least one actor ( 30 . 30d ; 32 ), wherein the at least one actuator ( 30 . 30d ; 32 ) at least during an adjustment indirectly and / or directly on the adjusting element ( 24 . 24d ) of the first stationary blade row ( 14 ) and / or on the adjusting element ( 26 . 26d ) of the at least second stationary blade row ( 18 ) attacks.

Turbomachine according to claim 3, characterized in that a ratio between the first stationary blade row ( 14 ) and the at least one actuator ( 30 . 30d ) and / or the at least second stationary blade row ( 18 ) and the at least one actuator ( 32 ) is adjustable during operation of the turbomachine.

Turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that a ratio between the adjustment of the first stationary blade row ( 14 ) and / or adjusting the at least second stationary blade row ( 18 ) is dependent on at least one operating parameter selected from the group consisting of a rotational speed, an angular position of a guide vane ( 34 . 36 . 66 ) at least one stationary blade row ( 14 . 18 . 38 . 54 ), a flow, a pressure or a temperature.

Turbomachine according to one of claims 3 to 5, characterized in that the at least first adjusting device ( 28d ) a universal actuator ( 30d ) for the blade adjustment of the first stationary blade row ( 14 ) and the blade adjustment of the at least second stationary blade row ( 18 ) or a first actuator ( 30 ) for the blade adjustment of the first stationary blade row ( 14 ) and at least one second actuator ( 32 ) for the blade adjustment of the at least second stationary blade row ( 18 ).

Turbomachine according to at least one of claims 2 to 6, characterized in that the at least one adjusting device ( 28 ) at least one linkage ( 40 ) having.

Turbomachine according to at least one of claims 2 to 6, characterized in that the at least one adjusting device ( 28a ) for adjusting at least one belt ( 42 ) having.

Turbomachine according to at least one of claims 2 to 6, characterized in that the at least one adjusting device ( 28b . 28d ) for adjusting at least one toothed rod ( 44 . 44d . 44d ' ), which with a corresponding toothing ( 46 . 46d . 46d ' ) on the adjusting element ( 24b . 24d ; 26b . 26d ) is engageable.

Turbomachine according to at least one of claims 2 to 6, characterized in that the at least one adjusting device ( 28c ) for adjusting at least one spindle ( 48 ) and / or a screw, which with a corresponding helical toothing ( 50 ) on the adjusting element ( 24c . 26c ) is engageable.

Turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that the first stationary blade row ( 14 ) an inlet guide vane row ( 36 ) an inlet guide ( 52 ).

Turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that the at least second stationary blade row ( 18 . 64 ) a guide vane row ( 54 ) of a stage ( 56 . 58 . 60 . 60 ' ) of the turbomachine ( 10 ).

Method for operating a turbomachine ( 10 ), according to at least one of claims 1 to 12, of a flow medium in an axial direction ( 12 ) is flowed through, with a first stationary blade row ( 14 ) and at least one in the axial direction ( 12 ) behind the first stationary blade row ( 14 ) arranged second stationary blade row ( 18 ), whereby by adjusting blades ( 16 . 20 ) of the first stationary blade row ( 14 ) and / or the at least second stationary blade row ( 18 ) a flow direction ( 22 ) of the flow medium is changed, characterized in that a blade adjustment of the first stationary blade row ( 14 ) and a blade adjustment of the at least second stationary blade row ( 18 ) are set independently.

The method of claim 13, comprising at least the following steps: - determining an actual value of at least one operating parameter; - Determining a desired value of the operating parameter by comparing the actual value with at least one stored operating point in a map of operating parameters; - Adjusting the first stationary blade row ( 14 ) and the at least second stationary blade row ( 18 ) independently of each other on the basis of the determined desired value of the operating parameter.

Method according to claim 13 or 14, characterized in that the first stationary blade row ( 14 ) and the at least second stationary blade row ( 18 ) during operation of the turbomachine ( 10 ) are adjusted independently.