DE1601636C - Leitschaufelanordnung fur Turbinen mit im Betrieb verstellbaren Leitschau - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitschaufelanordnung für Turbinen mit im Betrieb verstellbaren Leitschaufeln, die über ein gemeinsames Steuerglied durch ein Druckmittel verstellbar sind.

Eine derartige Leitschaufelanordnung ist aus der britischen Patentschrift 737 472 bekannt.

Bei der bekannten Leitschaufelanordnung sind die einzelnen Leitschaufeln mit beiderseits angeordneten Drehzapfen gelagert, von denen der radial innen liegende Zapfen mit einem etwa in Umfangsrichtung angeordneten Hebelarm versehen ist, der in sich in Umfangsrichtung erstreckende Schlitze eines Steuergliedes eingreift, welches mittels eines Druckmittels in axialer Richtung verstellbar ist.. Bei dieser durch die Vielzahl der Einzelteile komplizierten Anordnung ist das Steuerglied zusätzlich noch so ausgebildet, daß es die durch die erhöhten Temperaturen auftretenden radialen und axialen Dehnungen ohne Beeinflussung der Leitschaufelstellung aufnehmen kann.

Es ist weiterhin bekannt, am Drehzapfen der Leitschaufel ein Zahnrad vorzusehen, um die Verstellbewegung zu ermöglichen. Bei einer Ausführung dieser Art wird das Zahnrad über ein Tellerrad verdreht, das seinerseits von außerhalb über weitere Zahnräder verstellt wird.

Es liegt die Aufgabe vor, eine Leitschaufelanordnung zu schaffen, die besonders einfach aufgebaut ist, die außerdem den hohen Temperaturen widerstehen kann und durch Wärmeausdehnungen die Winkelstellung der Leitschaufeln nicht beeinflußt.

Diese Aufgabe wird bei Leitschaufelanordnungen der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

a) Jede Leitschaufel ist mit einem Zahnrad mit Stirnverzahnung versehen;.

b) das Steuerglied ist ein koaxial zur Turbinenachse angeordneter, axial beweglicher Rotationskörper, der an seiner Oberfläche mit axial ausgerichteten Zahnstangen versehen ist;

c) die Zahnräder der Leitschaufeln stehen im Eingriff mit den Zahnstangen des Steuergliedes.

Der hierdurch erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß diese Leitschaufelanordnung die komplizierte Hebelanordnung sowie das in Umfangs~ richtung zu verstellende Tellerrad der bekannten Anordnungen vermeidet, die zu Schwierigkeiten in der Verstellung der Leitschaufeln im Betrieb infolge Wärmeausdehnungen führen kann.

Vorzugsweise ist nach einem weiteren Merkmal das Steuerglied ein in einem Zylinder angeordneter Hohlkolben, der an seiner Außenfläche die Zahnstangen trägt, wobei der Zylinder Öffnungen für das Druckmittel aufweist.

Als Druckmittel wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorzugsweise Druckluft verwendet.

Vorteilhaft ist es auch, das Steuerglied und den Zylinder aus einem keramischen oder einem nichtmetallischen Material herzustellen, das die hohen auftretenden Temperaturen aushält.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Drehachse jeder Leitschaufel vorzugsweise gegenüber der Längsachse durch den Druckmittclpunkt der Leitschaufel versetzt angeordnet. Dieses besonders bei der-. Verwendung von keramischem Material wichtige Merkmal ermöglicht es, die Belastungen der Keramikteile wesentlich zu verringern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine verstellbare Leitschaufelanordnung,

F i g. 2 einen Halbschnitt entlang der Linie II-II in F i g. 1, ■

F i g. 3 einen Teilschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

Nach den Figuren besteht die Leitschaufelanordnung aus einer Mehrzahl von Leitschaufeln 1, die auf einem zum Laufrad 2 koaxialen Kreis mit gegenseitigem Abstand verteilt und zwischen dem Laufrad 2 und einem weiteren Laufrad 9 angeordnet sind. Jede Leitschaufel 1 besitzt ein aus dem gleichen Teil geformtes Zahnrad 3, mittels dessen die Leitschaufel um eine Drehachse 4 (s. F i g. 2) verstellt werden kann, wodurch sich der Anstellwinkel der Leitschaufel ändert. Die Zahnräder 3 sind in einem Block 10 geführt und derart angeordnet, daß sie gemeinsam durch die Axialbewegung eines kolbenförmigen Steuergliedes 5 gedreht werden, welches koaxial zum Laufrad 2 und zu dem Kranz der Leitschaufeln 1 angeordnet ist. Das Steuerglied 5 ist in einem Zylinder 6, der am Block 10 axial angrenzt, in Axialrichtung bewegbar. Am Außenumfang des Steuergliedes 5 ist eine Mehrzahl von sich nach außen erstreckenden Rippen 11 vorgesehen,: an die axial verlaufende' Zahnstangen 7 angeformt sind. Diese Rippen 11 sind um den Umfang des Steuergliedes so verteilt, daß sich die Zahnstangen 7 jeweils mit einem zugehörigen Zahnrad 3 im Eingriff befinden. Von einer nicht dargestellten Druckluftquelle wird Druckluft in das Endteil 8 des Zylinders 6 angrenzend an den Kopf des Steuergliedes 5 geleitet, so daß sich das Steuerglied 5 innerhalb des Zylinders 6 in Axialrichtung bewegt. Die Axialbewegun? des Steuergliedes 5 bewirkt eine gleichzeitige Drehung der Zahnräder 3 um ihre .Drehachse 4, wodurch auch die jeweiligen Leitschaufeln 1 verstellt werden. Die Drehachse 4 einer jeden Leitschaufel 1 ist gegenüber der Längsachse der Leitschaufel durch den Druckmittelpunkt versetzt angeordnet, so daß die Belastung der Leitschaufel durch das Arbeitsmittel dazu ausgenutzt werden kann, das auf die Leitschaufel durch das Zahnrad ausgeübte Drehmoment zu unterstützen oder' diesem Drehmoment entgegenzuwirken. Die Leitschaufeln 1, die Zahnräder 3, das Steuerglied 5 und der Zylinder 6 bestehen aus einem keramischen oder einem anderen nichtmetallischen Material, das einer hohen Betriebstemperatur, die beispielsweise in der Größenordnung von 1100° C liegt, standhalten kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Leitschaiifelanordiumg für Turbinen, mit im Betrieb verstellbaren Leitschaufel)!, die über ein gemeinsames Steuerglied durch ein Druckmittel verstellbar sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) jede Leitschaufel (I) ist mit einem Zahnrad (3) mit Stirnverzahnung versehen;

b) das Steuerglied (5) ist ein koaxial zur Tiirbineiiaehse ungeordneter, iixkil beweglicher Rotationskörper, der ;m seiner Ober-

fläche mit axial ausgerichteten Zahnstangen (7) versehen ist;

c) die Zahnräder (3) der Leitschaufeln (1) stehen im Eingriff mit den Zahnstangen (7) des Steuergliedes (5).

2. Leitschaufelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (5) ein in einem Zylinder angeordneter Hohlkolben ist, der an seiner Außenfläche die Zahnstangen (7) trägt, wobei der Zylinder (6) öffnungen für das Druckmittel aufweist.

3. Leitschaufelanordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel Druckluft ist.

4. Leitschaufelanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (5) und der Zylinder (6) aus einem keramischen oder nichtmetallischen Material besteht.

5. Leitschaufelanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse jeder Leitschaufel (1) gegenüber der Längsachse durch den Druckmittelpunkt der Leitschaufel versetzt angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen