DE1601636A1

DE1601636A1 - Einstellbare Laufradeinleitschaufelanordnung

Info

Publication number: DE1601636A1
Application number: DE19671601636
Authority: DE
Inventors: Poole Joseph John; Penny Robert Noel
Original assignee: Rover Co Ltd
Current assignee: Rover Co Ltd
Priority date: 1966-06-03
Filing date: 1967-06-02
Publication date: 1970-06-18
Also published as: DE1601636B2; CH464607A; GB1119439A; US3392958A

Description

DR. MULLER-BORi DiPL.-ING. QRALFS DR. MANITZ DR DEUFEk

München, den 2. Juni 1967 Fi/Sch - R

THE ROVER COMPANY LIMITED

Meteor Vorks, Lode Lane, Solihull, Warwickshire,

England

Einstellbare Laufradeinleitschaufelanordnung

Die Erfindung betrifft eine einstellbare Laufradeinleitschaufelanordnung für eine Turbine vom Axialtyp.

Bei bekannten Laufradeinleitschaufelanordnungen werden die Schaufeln durch einen gemeinsamen Betätigungsring gedreht, der um seine Achse bewegt wird. Ein um seine Achse bewegbarer Betätigungsring ist für eine Turbine ungeeignet, die einer hohen Betriebstemperatur, beispielsweise in der Größenordnung von 110O⁰C₁ ausgesetzt ist, da Vorsorge getroffen werden muß, um eine radiale und auf dem Umkreis erfolgende Ausdehnung sowie ein entsprechendes Zusammenziehen des Betätigungsringes zu ermöglichen.

Eine einstellbare Laufradeinleitschaufelanordnung gemäß der Erfindung für eine Turbine vom Axialtyp besteht aus einer Mehrzahl von in einem Kreis um die Achse der Turbine

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verteilten Laufradeinleitschaufeln, von denen Jede zur Gewährleistung der Drehung an einer sich, quer zur Achse der Turbine erstreckenden Achse angebracht ist, einem aus dem gleichen Stück geformten oder an jeder Schaufel befestigten Zahnrad und einem axial bewegbaren und zu dem Schauij koaxialen Betätigungselement, das auf dem Umfang

eina henrzahl von sich in Axialrichtung erstreckenden Zahnstangenteilen trägt;, die Jeweilo nij einem Zahnrad in Eingriff sind, wodurch eine Axialbowegung des Betätigungselementes eine Drehung der Schaufeln um ihre jeweiligen Achsen bewirkt.

Das Betätigungselement besteht geeigneterweise aus einem Kolben, der in einem radial innerhalb des Schaufelkreises liegenden und koaxial zu dem 8chaufelkreis verlaufenden Zylinder angebracht ist und ein sich aus dem Zylinder erstreckendes Endteil aufweist, an dessen Außenumfang die Zahnstangenteile angeformt sind, wobei der Zylinder Einlaßuiid Auslaßeinrichtungen aufweist, durch die Betätigungsfluid geführt werden kann.

Das Betätigungsfluid kann Druckluft sein, die von einem Kompressor einer Gasturbinenmaschine abgeleitet ist, von der die Turbine ein Bestandteil ist_r Die Zufuhr des Betätigungsfluids zu dem Zylinder und die Ableitung des Be1;ätigungsfluide

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aus dem Zylinder und somit die Betätigung des Kolbens kann von der Bedienungsperson der öasturbinmimaschine gesteuert werden. Diese Steuerimg, kann jedoch auch automatisch erfolgen, "beispielsweise um dia lurbineneinlaßtemperatur im wesentlichen konstant #u halten»

'Die Drehachse einer Jeden. Schaufel kann mit der Längsachse durch den Drttckmittelpunkt der Schaufel zusammenfallen oder sie kann von-dieser Längsachse in der Art einer Sehne der Schaufel versetzt sein*· Im letzteren ^aIl kann die Bel&suiui der Schaufel durch das Arbeitsfluid daau verwendet v/erden, das auf die Schaufel durch das Sahnrad ausgeübte Drehmoment; zu "unterstütaen oder diesem Drehmoment entgegenka

Der Kolben und der Zylinder bestehen vorteilhafterv/eise ολ-s einem keramischen oder einen anderen nichunstallischan Material, dae einer hohen Betriebstemperatur, l-eiepielsweise in der Größenordnung von 1100 O₁ standhalten kann, wodui-cL verhindert wird, daß sich der Kolben in den Sylinder festfrißt« Die Schaufeln und ihre Zahnräder können ebenfalls aus einem keramischen oder einem nichtmetallischen Katerial hergestellt werden, das einer hohen BetriebsTesperatur suanhalten kann.

GegeJistand der Erfindung ist auch eine Gasttu'DinenaasCiii.. j , die eine einstellbar¹^ IiaufradeialeitEchaufelanordircmg aui'v.-e

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wie sie vorstehend beschri&ben ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden

im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben} in dieser zeigen;

Fig. 1" einen Axialschnitt durch die einstellbare Laufradeiiileitochaufelanordnuixg gemäß der Erfindung,

Fig. 2'einen Halbschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, und Fig. 5 einen Teilschnitt entlang der Linie HI-III in Figi 2.

Nach den Figuren besteht die Anordnung aus einer Mehrzahl
von Laufradei^leitschaufeln 1, die auf einem zur Niederdruckturbiiie 2 koaxialen Kreis mit gegenseitigem Abstand verteilt
und zwischen ier ITieder-Iruckturbine 2 und einer HochdruckturbiiiG 9 angeor-dnet sind. Jede Schaufel 1 besitzt ein aus dem
gleichen Teil geformtes Zahnrad 3, mittels dessen die Schaufel um eina Achse 4- (siehe Fig. 2) gedreht werden kann, wodurch
der Leitschaufeivd-nkel geändert wird. Die Zähnräder 5 sind in einer. Bleck 10 angebracht und derart angeordnet, daß sie gemeinsam durch eine Axialbewegung eines Kolbens 5 gedreht
vrerden, welcher koaxial zur Turbine 2 und zum Schaufelkreis 1 angeordnet ist. Der Kolben 5 ist in einen Zylinder 6, der
am Block 10 anstößü_r in Axialrichtung bewegbar»- Am Außenumfang des ELo-lbens 5 ist eine Kehr zahl von sich nach außen erstreckenden

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Rippen 11 vorgesehen, an die axial verlaufende Zahnstangenteile 7 angeformt sind. Diese Hippen 11 sind um den Umfang des Kolbens verteilt, wobei sich die Zrahnstangenüeile 7 zur Gewährleistung eines Antriebs jeweils mit einem augehörigen Zahnrad 5 in Eingriff befinden."Von einem nicht dargestellten Kompressor der Gasturbine wird Druckluft abgeführt und durch nicht dargestellte Einrichtungen in das Endteil 8 des Zylinders 6 angrenzend an den Kopf des " Kolbens 5 geleitet, wodurch bewirkt wird·, daß sich der Kolben 5 innerhalb des Zylinders 6 in Axialrichtung bewegt. Die Axialbewegung des Kolbens 5 bewirkt eine gleichseitige Drehung der Zahnräder J um ihre Achsen 5_? wodurch auch die jeweiligen Leitschaufeln 1 gedreht werden.' Die Zuführung der Druckluft und die Abführung der Druckluft aus dem Ende 8 des Zylinders kann von der Bedienungsperson der Maschine oder automatisch gesteuert werden, z.B. in der Weiso, daß die Einlaßtemperatur der Turbine 2 im wesentlichen konstant gehalten wird· Die Drehachse einer jeden Schaufel 1 ist sehnenartig gegen die Längsmittellinie der Schaufel durch den Druckmittelpunkt versetzt, wodurch die Belastung der Schaufel durch das Fluid dazu verwendet werden kann, das auf die Schaufel durch das Zahnrad ausgeübte Drehmoment zu unterstütson oder diesem Drehmoment entgegenzuwirken. Dio Schaufeln 1, die Zahnräder J, der Kolben 5, die Hippen 11, die Zahnstangenteile 7, der Block 10 und der Zylinder β bestehen aus einem keramischen oder einem anderen

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nichtmetallischen Material, das einer hohen Betriebstemperatur, die beispielsweise in der Größenordnung von 1100 0 liegt, standhalten kann. Durch Verwendung dieser Haterialien kann die einstellbare Laufradeinleitschaufelanordnung gemäß der Erfindung erfolgreich in dem sehr heißen Bereich zwisehen den turbinen 9 und 2 verwendet v/erden, wo eine ausreichende Kühlung nicht zu erreichen ist.

- Patentansprüche -

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Claims

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J 5 t β ö t ä η s ρ r ü ο Ii e

1· Einstellbare Laufradeinleitschaufelanordnung für eine !Turbine vom Ajrialtyp mit einer Hehraahl von Laufradeinleitschaufeln, dio mit gegenseitigem Abstand auf einem Kreis um die Achs© der turbine verteilt und jeweils 2ur Gewährleistung des Drehens an einer sich quer aur iurbineiiachna erctreckenden Achse angebracht sind, dadurch g e k e η u- z e i c h η .e ν , daß ne&e Schaufel (1) ein aus den gleichen Seil geformtes oder an ihr befestigtes Zalmrad (J) · aufvöisc und daß ein axial bewegbares Betätigungselement (5) vorrj-sehen ist, das koaxial sum Schaufelkreis ist und eine llehi·- zahl von auf dem"Umfang verteilten, eich axial .erstreckenceu Zahnst angenteil en C?) besitst, vor=, denen ^-edea in iiii-grif * mis dem jeweiligen Zahnrad (5) ist, \:cdurch bei einex· Axialbevieguiig des BetatigungseleaejitE die Schaufeln vc\ ihre jev/eiligen Achsen gedreht werden.

2· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge k e ü ι. ζ e i ζ h η e t γ daß das Betätigusgselsrieiit (>) sin in eiiisi: S^liriäür

(S) aiiGeordiister, zu dem Schaufelrkreis ko£^;ialer und radi-

liegender

al innerhalb des Schaufe!kreier^ omgoojaiiotoiT.!Zeil:en isr, daß dieser Kolben ein aus dem ■ Zjlinder vorstehendes Jiidce aufweist, aii dessen Außenfläche die Zahnstangenteile (7) angeformt sind, und daß der Zylinder Einlaß- und Auslaßei richtungen aufweist, durch die eir. BeJätigungsfluid geTuo ν/erden Izaiui.

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;!. Anoi^diitmg nach Anspruch 2, dadurch- g e l·: e η η ζ e i c Ii η e t" , daß der Spline· or (6) ^ur Aui'nalir.ie von iJrucl;.lui"t ausgebildet iot, v;elclie von einem Kompressor einer G-asuurbinoi^aaschine abgeleitet ist, wobei die 'i'urbine ein -becüandtoil dieser Gaouurbiiienriiaschine ist.

-^. Anordnu:^ ι..γόϊι oiixeni ο'."er mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehachse einer .jOoen Scliaufel (1) mit der Längsachse durch der. !»ruckmit ;elpuri-:t eier och auf öl ausar-merifällt.

"-;.. Anordnung nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bi s 3i dadurch g ^e '-- e η η s e i c h net, daß die Drehachse einer -'eden Schaufel (1) sehnenartig von der Schaufel von der LLL'ig.'i?chse durch ihren Druckmittelpunkt versetzt ist.

6. jtncrdnur.g nach eine:a oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet ,. daß ÄUäiindest; das Be^ä-üiguiigselemeni; (5) und der Zylinder (6) aus einen koramicohen oder einem anderen nichtmetallischen Iiateris.1 ce stehen, das einer hohen Betriebstemperatur (beispielsweise in der Größenordnung von 110O⁰G) standhält.

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