DE1601625A1 - Blade actuation mechanism, especially for stator blades in gas turbine jet engines - Google Patents
Blade actuation mechanism, especially for stator blades in gas turbine jet enginesInfo
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Description
Dip!, !no. F- "'c'fe':"=, Er. Ir j. A. V/r'ricmennDip !,! No. F- "'c'fe':" =, He. Ir j. A. V / r'ricmenn
8 ünuiiühsn 27, Kiehisiraös 228 ünuiiühsn 27, Kiehisiraös 22
Schaufelbetätigungsmechanismus, insbesondere fur Leitradschaufeln in GasturbinenstrahltriebwerkenBlade actuation mechanism , especially for stator blades in gas turbine jet engines
Die Erfindung betrifft einen Schaufelbetätigungsmechanismus und insbesondere, obwohl nicht darauf beschrankt, einen Schaufelbetätigungsmechanismus fur die verstellbaren Leitradschaufeln eines Gasturbinenstrahltriebwerks·The invention relates to a vane actuation mechanism and, more particularly, although not limited to, to a vane actuation mechanism for the adjustable stator vanes of a gas turbine jet engine.
Bisher bekannte Vorrichtungen zum Betätigen von Schaufeln umfassen mindestens einen Ring» Mittel zum Drehen des oder jedes Rings um seine Achse und über einen vorbestimmten Winkelbereich, wobei der oder Jeder Ring im axialen Abstand von einer Vielzahl von winkelmässig versetzten Schaufeln angeordnet ist und mit diesen Zusammenwirkt und wobei diese Schaufeln um diese Achse herum abgeordnet sind und jede Schaufel eine sich in radialer Richtuf erstreckende Spindel hat, deren Rotation die Schwenkbewegung der betreffenden Schaufel bewirkt, sowie auoh einen Arm, welcher jede Spindel mit ihrem Ring verbindet, sodass Rotation *-^des Rings das Verschwenken der damit verbundenen Schaufeln bewirkt.Heretofore known devices for actuating paddles include at least one ring »means for rotating the or each ring around its Axis and over a predetermined angular range, the or each Ring axially spaced from a multitude of angularly displaced Blades is arranged and interacts with these and with these Blades are arranged around this axis and each blade has a spindle extending in a radial direction, the rotation of which the Swiveling movement of the blade in question causes, as well as an arm, which connects each spindle with its ring, so that rotation * - ^ of the ring causes the associated blades to pivot.
009832/0616009832/0616
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine kompakteres Verbindungsgestänge zu schaffen, als bisher benützt wurde. Der erfindungsgemasse Schauf Betätigungsmechanismus ist daher dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arm einen Teil hat, der in einer öffnung in seinem Ring und/oder in seiner Spindel sitzt, wobei jeder solche Teil und jede solche Öffnung so ausgebildet sind, dass der Teil gegenüber der öffnung so gestellt werden kann, dass er in diese eingeführt werden kann, und dass er dann so innerhalb der Öffnung bewegt werden kann, dass er in Stellung in dieser gesperrt wird.The invention aims to provide a more compact linkage to create than was previously used. The invention Schauf actuation mechanism is therefore characterized that each arm has a part that is in an opening in its ring and / or seated in its spindle, each such part and each such an opening are designed so that the part opposite the opening can be placed so that it can be inserted into this, and that it can then be moved within the opening so that he is locked in position in this.
Vorzugsweise hat jeder Arm einen flexiblen Teil, welcher die Verzerrungen aufnimmt, welchen er beim Betrieb unterworfen wird. Dieser flexible Teil kann beispielsweise ein verh&Ltnismassig dünner, mittiger Teil des Arms sein.Preferably, each arm has a flexible part which controls the distortions records, which he is subjected to during operation. This flexible part can, for example, be a relatively thin, central part be of the arm.
Der oben erwähnte Teil jedes Arms ist vorzugsweise teilkugelförmig und sitzt in einer teilkugelformigen öffnung, wobei dieser Teil ursprünglich in mindestens einen Teil dieser öffnung eingeführt wurde, welcher nicht kugelig gestaltet ist. Jede teilkugelformige öffnung kann zwei diametral gegenüberliegende erweiterte Teile mit geraden Seiten haben und der Arm ist mit zwei parallelen Abflachungen zum Einschieben in diese erweiterten Teile ausgestattet· The above-mentioned part of each arm is preferably part-spherical and sits in a part-spherical opening, this part originally being inserted into at least a part of this opening which is not spherical. Each partially spherical opening can have two diametrically opposite widened parts with straight sides and the arm is equipped with two parallel flattened areas for insertion into these widened parts
Jede öffnung ist vorzugsweise in dem oder in einem Ring vorgesehen und jeder Arm hat einen entsprechend geformten Teil an einem BkJe und ist mit seinem andern £hde abbaubar mit der Spindel verbunden. Das andere Bnde des Arms hat beispielsweise einen Qevindeaapfen, der frei in einem Loch in der Spindel sitit und auf welohem eine Kutter so aufgeschraubt ist, dass der Arm an der Spindel angeschraubt ist· Each aperture is preferably provided in the or in a ring and each arm has a correspondingly shaped portion at one BkJe and HDE with its other £ degradable connected to the spindle. The other band of the arm has, for example, a Qevindeaapfen that sits freely in a hole in the spindle and on which a cutter is screwed so that the arm is screwed to the spindle.
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Die Mittel zum Rotieren des oder jedes Rings umfassen mindestens einen kolben, der den Ring entweder unmittelbar beaufschlagt oder damit durch eine Gestänge verbunden ist.The means for rotating the or each ring comprise at least a piston that either acts directly on the ring or is connected to it by a linkage.
Die Erfindung umfasst auch ein mit einem derartigen Schaufelbetätigungsmechanismus ausgestattetes Gasturbinenstrahltriebwerk. Die Schaufeln können die verstellbaren Leitradschaufeln eines Kompressors des Triebwerks sein.The invention also includes one having such a bucket actuation mechanism equipped gas turbine jet engine. The blades can be the adjustable stator blades of a compressor's Be engine.
Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden, beispielsweisen Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen hervor.Further characteristics and advantages of the invention emerge from the following, exemplary description based on the accompanying drawings.
Es zeigt;It shows;
Fig. 1 eine teilweise quergeschnittene Ansicht eines Teils eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit einer erfindungsgemassen Schaufel— betätigungsmechanismus,1 is a partially cross-sectional view of a portion of a gas turbine jet engine with a shovel actuation mechanism according to the invention,
Fig. 2 einen abgebrochenen Querschnitt eines Teils des Aufbaus nach Fig. 1 in vergrb'ssertem Masstab,Fig. 2 is a broken cross-section of part of the structure according to FIG Fig. 1 on an enlarged scale,
F e. 3 eine abgebrochene Draufsicht in der Richtung des Pfeils 3 in Figur 2,F e. 3 is a broken plan view in the direction of arrow 3 in FIG Figure 2,
Fig. 4 einen afagebr&chenen Querschnitt eines Teils des Aufbaus nach Fig. 2 in einem ebenfalls vergrosserten Masstab,FIG. 4 is a broken cross-section of part of the structure according to FIG Fig. 2 on a likewise enlarged scale,
Fig. 5 einen abgebrochenen Querschnitt entlang der Linie ^--5 in Fig.4 undFig. 5 is a broken cross-section along the line ^ - 5 in Fig.4 and
Fig. 6 einen abgebrochenen Querschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig.5.6 is a broken cross-section along line 6-6 in FIG.
Ein Gasturbinentriebwerk 1O hdt ein T$LebwerksgehSuse 11, umfassend in Strömungsrichtung einen Niederdruckkompressor 12 einen Hochdruokkompressor 13» eine nicht dargestellte Verbrennungsanlage und ebenfalls nicht dargestellte Hochdruck-und Hiederdruckturbinen.A gas turbine engine 10 includes a Lebwerk casing 11 in the direction of flow, a low-pressure compressor 12, a high-pressure compressor 13 »a combustion system (not shown) and high-pressure and low-pressure turbines (also not shown).
0098327 0515 -4-0098 327 0515 -4-
Ein. Teil der vom Niederdruckkorapressor 12 verdichtetefa Luft strömt durch eine Nebenstromleitung 14, die zwischen dem Triebwerksgehause 11 und einem Gehäuse 15 gebildet ist, welches das a\issere Gehäuse des Hochdruckkompressors 13 büdet. Das Gehäuse 15 ist konzentrisch innerhalb des Triebwerksgehauses 11 angeordnet und stutzt sich an diesem über einem Vielzahl von winkelmässig versetzten Streben 16 ab.A. Part of the air that is compressed by the low-pressure compressor 12 flows by a bypass line 14, which is formed between the engine housing 11 and a housing 15, which is the outer housing of the high-pressure compressor 13 büdet. The housing 15 is arranged concentrically within the engine housing 11 and is supported on this a plurality of angularly offset struts 16.
Der Hochdruckkompreseor 13 hat winkelmt&ssig versetzte Leitradschaufeln 20, die um die Achse des Triebwerks herum angeordnet sind und drei in axialen Abstanden voneinander vorgesehene Reihen umfassen. Jede Leitradschaufel 20 hat sich radial erstreckende Spindeln 19, 2t, wobei Drehen der Spindel 21 das Verschwenken der betreffenden Schaufel 20 bewirkt.The high pressure compressor 13 has staggered stator blades 20, which are arranged around the axis of the engine and comprise three rows provided at an axial distance from one another. Every Stator vane 20 has radially extending spindles 19, 2t, wherein Rotation of the spindle 21 causes the relevant blade 20 to pivot.
Mit jedem Satz von Schaufeln 20 wirkt ein Ring 22 zusammen, der axial oberhalb der Schaufeln liegt. Jeder Ring 22 ist konzentrisch zur Achse des Triebwerks angeordnet und kann durch einen vorbestimmten Winkelbereich um diese Achse gedrehi^erdenWith each set of blades 20 cooperates with a ring 22, axially above the blades. Each ring 22 is concentric with the axis of the engine and can pass through a predetermined angular range Rotate around this axis
Obwohl die Ringe in der Zeichnung axial stromaufwärts der Schaufeln 20 dargestellt sind und dies die bevorzugte Konstruktion bildet, können diese Ringe 22 ggfs auch stromabwärts der betreffenden Reihen von Schaufeln 20 angeordnet sein.Although the rings in the drawing are axially upstream of the blades 20 and this is the preferred construction these rings 22 may also be arranged downstream of the relevant rows of blades 20.
Die Rotation der Ringe 22 wird durch mindestens einen Kolben 23 bewirkt (Iig.3), der das Sussere Ende eines Arms 24 eines schwenkbaren Winkelhebels 24,25 bewegt. Der Arm 25 des Hebels 24, 25 ist schwenkbar mit dem stromabwartigsten Ring 22 verbunden, wahrend der Arm 24 »it den andern Ringen 22 durch Winkelhebel 26, bzw. 27 verbunden ist. BetStigen des Kolbens 23 bewegt den Arm 24 daher durch einen kleinen Winkel und damit auch die Ringe 22 durch einen kleinen Winkel.The rotation of the rings 22 is brought about by at least one piston 23 (Iig.3), the outer end of an arm 24 of a pivotable angle lever 24.25 moves. The arm 25 of the lever 24, 25 is pivotally connected to the most downstream ring 22, while the arm 24 is the other rings 22 are connected by angle levers 26 and 27, respectively. Press of the piston 23 therefore moves the arm 24 through a small angle and thus also the rings 22 through a small angle.
009832/0515 -5-009832/0515 -5-
Jede Spindel 21 ist mit ihrem Ring 22 mijrfcels eines sieh im wesentlichen axial erstreckenden Arms 30 verbunden. Jeder Arm hat einen mittigen, verhaltnismassig dünnen Teil^^tf der am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, und welcher flexibel ist und die Durchbiegungen des Arms 30 beim Betrieb desselbenAufnimmt.Each spindle 21 is connected to its ring 22 with a substantially axially extending arm 30. Every arm has a central, comparatively thin part ^^ tf of the best Fig. 4 can be seen, and which is flexible and the deflections of the arm 30 in operation of the same.
Das stromabwartige Ende jedes Arms 30 hat einen Flansch 32r gegen die betreffende Spindel 21 anliegt, sowie einen Zentrierzapfen 33» der frei in einem Loch 34 der Spindel 21 sitzt. Das stromabwärtige Ende des Zentrierzapfens 33 ist mit einem Gewinde ausgestattet, auf welches eine Mutter 35 aufgeschraubt ist8 wodurch die Spindel 21 zwischen dem Flansch 32 und der Mutter 35 festgeklemmt wird.The downstream end of each arm 30 has a flange 3 2 r which rests against the relevant spindle 21 and a centering pin 33 which sits freely in a hole 34 in the spindle 21. The downstream end of the centering pin 33 is provided with a thread onto which a nut 35 is screwed 8, whereby the spindle 21 is clamped between the flange 32 and the nut 35.
Jeder Arn 30 hat an seinem stromaufwSfrtigen Ende einen erweiterten, teükugelfSrmigen Teil %\ dieser teilkugelfoVmige Teil % hat parallele Abflachungen 3?» 'Each arn 30 has at its upstream end a widened, partially spherical part % \ this partially spherical part % has parallel flattened areas 3? » '
Jeder Hing 22 hat eine Vielzahl von winkalmtssig versetsten Öffnungen 40, in welche die teilkugelfomrigeei Teile % der versehiodenen Arme 30 eingreifen. Wie aus Fig» 5 zu ersehen ist» ist 3ade dieser Öffnungen 40 ebenfalls teilkugelformig ausgebildet und hat zwei diametral gegenüberliegende, erweiterte Teile 41 mit geraden Seite». Sie erweiterten Teile 41 haben abstehende Seiten 42, zwischen welchen der tsilkugslformiga Teil % durefetreten kann, wei?& seine Abflaöhungen die in Fig. 5 gestrichelt gezeichnete Stellung tijimehra&n.> Nach dem Einstellen des teilkugelf©neigen Teils 36 derart, daa^ er to "di© Öffnung 40 eingesetzt werden kann, wird dieser feil nach dem Eijssohieben um 90 Grad to die voll ausgezogen gezelohnete Stellung gedreht (Fig.5)a Ir&e ist Füg« 6 dargestellt ist, ist der t«ilkug*lffrwig© TdLL 36 in dieser Stellung iB der Sffnmig 40 gesperrt.Each Hing 22 has a plurality of winkalmtssig versetsten openings 40 into which the parts engage teilkugelfomrigeei% of versehiodenen arms 30th As can be seen from FIG. 5, these openings 40 are also partially spherical and have two diametrically opposed, expanded parts 41 with straight sides. They have protruding faces 42 between which can durefetreten% of tsilkugslformiga part extended parts 41, white & his Abflaöhungen the dashed lines in Fig. 5 position shown tijimehra &n.> After setting the teilkugelf © tend member 36 such daa ^ it to " di © opening 40 can be inserted, is this is cheap rate after Eijssohieben 90 degrees to the fully extended gezelohnete position rotated (Figure 5) a Ir & e is Füg "6 illustrates the t" ilkug * lffrwig © TdLL 36 is in this Position iB of Sffnmig 40 locked.
OO9832/0S1SOO9832 / 0S1S
Der in der Zeichnung dargestellte Schaufelbetätigungsmechanismus kann zusammengebaut werden, indem alle Arme 30 an den betreffenden Ringen 22 angebaut werden; dies geschieht dadurch, dass die teilkugelförmigen Teile 36 durch die erweiterten Teile 41 der Uffnungen 40 durchgeschoben und dann um 90° verdreht werden, sodass es zum Eingriff zwischen den kugeligen Oberflächen der teilkugelförmigen Teile % und der öffnungen 40 kommt. Der den Ring 22 und seine Arme 30 umfassende Bauteil kann dann in Stellung eingeschoben werden, sodass die Zentrierzapfen 33 in die entsprechenden Löcher 34 in den Spindeln eintreten, worauf dann die Muttern 35 auf die Gewindeteile der Zapfen 33 aufgeschraubt und auf diesen festgezogen werden*The bucket actuation mechanism shown in the drawing can be assembled in that all arms 30 are attached to the respective rings 22; This is accomplished in that the part-spherical portions 36 are pushed by the extended portions 41 of the Uffnungen 40 and then rotated 90 ° so that it for engagement between the spherical surfaces of the part-spherical portions% and the openings 40 comes. The component comprising the ring 22 and its arms 30 can then be pushed into position so that the centering pins 33 enter the corresponding holes 34 in the spindles, whereupon the nuts 35 are screwed onto the threaded parts of the pins 33 and tightened on them *
Alternativerweise können alle Arme 30 jedes Rings 22 in ihre entsprechenden Spindeln 21 eingesteckt und die Kuttern können lose aufgesetzt werden, sodass sich die Arme in den Löchern 34 drehen können· Dann wird der Ring 22 auf die st romaufwärt ig en Enden der Arme 30 aufgesetzt , wobei alle Arme die in Fig. 5 gestrichelt gezeichneten Stellungen einnehmen. Dies ermöglicht es den teilkugelfönaigen Teilen 36, durch die erweiterten Teile 41 durchzutreten. Alle Arme 30 können dann um 90° verdreht werden und die Muttern 35 werden festgezogen, um den Zusammenbau zu vollenden.Alternatively, all of the arms 30 of each ring 22 can be inserted into their respective spindles 21 and the cutters loosely fitted so that the arms can rotate in holes 34 · Then the ring 22 is placed on the upstream ends of the arms 30, wherein all arms assume the positions shown in dashed lines in FIG. This enables the Teilkugelfönaigen parts 36 through the extended parts 41 to pass through. All arms 30 can then be rotated 90 ° and the nuts 35 are tightened to the To complete assembly.
Es ist leicht zu ersehen, dass die in der Zeichnung dargestellt· Anordnung ein einfaches, wirksames und gedrängtes Verfahren liefert um die Schwenkbewegung der Schaufeln 20 zu bewirken·It will be readily seen that the arrangement shown in the drawing provides a simple, efficient and concise process to cause the pivoting movement of the blades 20
Obwohl die Erfindung im Vor angehenden mit Hinblick auf di· v*rit«llharen Leitschaufel 20 des Koohdruckkompressors 13 beschrieben wurde, eignet sie sich natürlich für jeden Kompressor, jedes Gebläse und jede Turbine, in welchen eine oder mehrere Ralhtn von Schaufeln v«rsi-«ulbar angeordnet sein sollen»Although the invention has been discussed in the foregoing with regard to di · v * rit «llharen Guide vane 20 of the Koohdruckkompressors 13 has been described, is suitable they are of course suitable for every compressor, every blower and every turbine, in which one or more racks of blades are arranged in a mutable manner meant to be"
009832/0518009832/0518
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