DE1751813C

DE1751813C - Guide vane ring for flow machines

Info

Publication number: DE1751813C
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Dipl.-Ing. Winterthur Zerlauth (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Publication date: 1972-11-09

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitschaufelkranz für Strömungsmaschinen mit im Betrieb um ihre Längsachse verstellbaren Leitschaufeln, welche jeweils einen im Leitschaufelträger gelagerten Drehzapfen aufweisen.The invention relates to a guide vane ring for turbomachines with in operation their longitudinal axis adjustable guide vanes, each of which has a pivot pin mounted in the guide vane carrier exhibit.

Ein derartiger Leitschaufelkranz ist aus den britischen Patentschriften 1 083 373 und 1119 774 bekannt. Such a guide vane ring is from the British Patent specifications 1,083,373 and 1,119,774 are known.

Die Lagerung der Drehzapfen von Leitschaufeln führt vielfach infolge hoher Temperatur des Arbeitsmittels zu Gleitschwierigkeiten. Eine genügende Schmierung läßt sich nur schwierig ausführen, weil die Schmiermittel den hohen Temperaturen nicht zu widerstehen vermögen. Es bestehen allerdings schmierfreie Metallager, die aber bei den vorkommenden Temperaturen ebensowenig zu genügen vermögen, besonders deshalb, weil die Schaufelzapfen keine gleichmäßig voranschreitende Drehbewegung, sondern nur kleine hin- und hergehende Regelbewegungen ausführen. Bei diesen Regelbewegungen verschieben sich Stellen der Zapfenoberfläche in kleinen hin- und hergehenden Bewegungen oft längere Zeit unverändert auf entsprechenden Stellen der Lagergleitfläche. Metallager neigen bei solchen Bewegungen zum Anfressen und werden somit vor; zeitig beschädigt., Es sind auch Kunststoffe mit außergewöhnlich guten Laufeigenschaften bekannt, die auch bei kleinen hin- und hergehenden Bewegungen keine Beschädigung erfahren. Gelingt es, solche Kunststofflager an Turbomaschinen unter einer Temperatur von etwa 200° C zu halten, so erreichen sie, ohne unzulässiger Abnützung zu unterliegen, eine beachtliche Lebensdauer; selbst bei Metallagern gelingt es, die Lebensdauer wesentlich zu verlängern.The bearing of the trunnions of guide vanes often results from the high temperature of the working medium to sliding difficulties. Sufficient lubrication is difficult to carry out because the lubricants are unable to withstand the high temperatures. There are, however Lubricant-free metal bearings, which are just as inadequate at the temperatures that occur are able to do so, especially because the shovel pins do not have a uniformly progressing rotational movement, only perform small back and forth control movements. With these regular movements Parts of the cone surface often shift in small to-and-fro movements unchanged for a longer period of time on corresponding points of the bearing sliding surface. Metal bearings tend to be such Movements to be eaten away and are thus in front of; damaged early., There are also exceptional plastics known good running properties, even with small back and forth movements experience no damage. It is possible to keep such plastic bearings on turbo machines below one temperature of about 200 ° C, they reach a considerable level without being subject to undue wear and tear Lifespan; even works with metal bearings it to extend the service life significantly.

Es liegt die Aufgabe vor, eine Kühlung der Leitschaufel zu schaffen, die insbesondere die Temperatur der Lagerstellen des Drehzapfens vermindert.The task is to create a cooling of the guide vane, which in particular the temperature the bearing points of the pivot pin reduced.

Zur Lösung dieser Aufgäbe schlägt die Erfindung bei Leitschaufelkränzen der eingangs angegebenen Art vor, die Leitschaufeln zwischen Leitschäufelblatt und der dem Schaufelblatt nächstliegenden Lagerstelle des Drehzapfens mit einem Kühlrippen aufweisenden Hals zu versehen, wobei die Kühlrippen von einer zylindrischen Büchse umgeben sind und diametral gelegene, abwechslungsweise angeordnete Durchlaß-Öffnungen zur Lenkung der Kühlmittelströmung aufweisen. Der Schaufelhals und der Drehzapfen können außerdem mit einer axialen Bohrung versehen sein.In order to solve this problem, the invention proposes the type indicated at the beginning in the case of guide vane rings Art before, the guide vanes between the guide vane blade and the bearing point closest to the airfoil of the pivot with a neck having cooling fins, the cooling fins of a cylindrical sleeve are surrounded and diametrically located, alternately arranged passage openings have for directing the coolant flow. The bucket neck and pivot pin can also be provided with an axial bore.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Längsschnitt schematisch dargestellt,An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing in longitudinal section,

Im Umfang eines Leitschaufelkranzes sind Leitschaufeln etwa in radialer Richtung bezüglich der Läuferachse angeordnet. Das Schaufelblatt der Leitschaufel 1 geht an seinem Fußende in den mit Kühlrippen 4 versehenen Hals 3 über, an den dann der Drehzapfen? anschließt. Die Kühlrippen4 sind von einer Büchse 5 umgeben, welche knapp auf die Kühlrippen aufgepaßt ist. Die Kühlrippen 4 besitzen Anfräsungen, die von Rippe zu Rippe um einen halben Umfang gegeneinander versetzt sind und damit in zwei Gruppen einander gegenüberstehend Durchlaß-Öffnungen 6 für eine Kühlluftströmung bilden. · vThere are guide vanes in the circumference of a guide vane ring arranged approximately in the radial direction with respect to the rotor axis. The airfoil of the guide vane 1 passes at its foot end in the neck 3 provided with cooling fins 4, to which then the Pivot? connects. The cooling fins4 are from a sleeve 5 surrounded, which is just fitted onto the cooling fins. The cooling fins 4 have millings, which are offset from one another by half a circumference from rib to rib and are thus in two groups facing each other through openings 6 form for a cooling air flow. · V

Die durch die Bohrungen 10 zugeführte Kühlluft strömt innerhalb der Büchse 5 dem Hals 3 entlang gegen das Schaufelblatt und durch die Bohrungen 11 in das Turbinengehäuse und schließlich in den Strömungskanal des Arbeitsmittels weiter. Zwischen den Kühlrippen umströmt die Kühlluft in zwei Hälften unterteilt die eine und die andere Seile des Schaufelhalses. Gegenüber der Durchlaßöffnung in der ersten Kühlrippe vereinigen sich die beiden Hälften wieder bei der Durchlaßöffnung der zweiten Kühlrippe. Nach Durchströmen dieser zweiten Durchlaßöffnung trennt sich die Kühlluft von neuem in zwei Hälften und beströmt so aufeinanderfolgend zwischen der zweiten und dritten Kühlrippe den Schaufelhals.The cooling air supplied through the bores 10 flows inside the sleeve 5 along the neck 3 against the airfoil and through the bores 11 in the turbine housing and finally in the Flow channel of the working medium continues. The cooling air flows in two halves between the cooling fins divides one and the other ropes of the shovel neck. Opposite the passage opening in of the first cooling fin, the two halves reunite at the passage opening of the second Cooling fin. After flowing through this second passage opening, the cooling air separates again in two halves and so flows successively between the second and third cooling fin Shovel neck.

Durch die beschriebene bauliche Ausbildung und die gezeigte Führung der Kühlluft können die Lagerstellen der Leitschaufeln, insbesondere die dem Leitschaufelträger 9 und somit der Arbeitsmittelströniung zunächst gelegene Lagerstelle 2 auf einer Temperatur gehalten werden, welche einen störungsfreien Betrieb zu sichern vermag.Due to the structural design described and the guidance of the cooling air shown, the bearings can of the guide vanes, in particular that of the guide vane carrier 9 and thus the flow of working medium initially located bearing 2 are kept at a temperature which ensures trouble-free operation able to secure.

Die Kühlluft wirkt zugleich auch als Sperrmittel für das Achsgehäuse, da sein Druck immer höher sein muß als der Druck des Arbeitsmittels im Liuferraum. Hierdurch wird verhindert, daß heißes Arbeitsmittel oder Reste davon in das Achsgehäuse eindringen und durch mitgeführte Fremdstoffe oder Fremdkörper die Gleitflächen des Achszapfens verschmutzen. The cooling air also acts as a locking means for the axle housing, since its pressure is always higher must be than the pressure of the working medium in the fluid space. This prevents hot working fluid or residues of it penetrate into the axle housing and through entrained foreign matter or foreign bodies dirty the sliding surfaces of the stub axle.

Das Schaufelblatt weist eine Temperatur bis zu 700° G und noch höher auf. Daraus entsteht ein Wärmestrom durch den Schaufelhals 3 gegea die Lagerstelle 2 und weiter an alle Stellen niedrigerer Temperatur. Vor der Lagerstelle wird dieser Wärmestrom durch Querschnittseinschnürung im Hals 3 schon wesentlich gemildert. Weiter wird an den Kühlrippen auch eine erhebliche Wärmemenge vor Erreichen des Drehzapfens durch die Kühlluft abgezogen. Eine weitere Dämmung des Wärmestromes kann dadurch noch erzielt werden, daß der Querschnitt des Schaufelhalses 3 und des Drehzapfens 7 durch eine zentrale Bohrung 8 und damit der Letangsquerschnitt der Wärmeströmung zusätzlich vermindert wird.The airfoil has a temperature of up to 700 ° G and even higher. This creates a Heat flow through the shovel neck 3 to the bearing point 2 and further to all lower points Temperature. In front of the bearing point, this heat flow is caused by the cross-sectional constriction in the neck 3 already considerably softened. Furthermore, there is also a considerable amount of heat on the cooling fins before it is reached of the pivot is withdrawn by the cooling air. A further insulation of the heat flow can can still be achieved in that the cross section of the shovel neck 3 and the pivot pin 7 by a central bore 8 and thus the Letangsqualsection of the heat flow is also reduced will.

Alle Vorkehrungen zusammengenommen sichern für die Lager 3 eine Temperatur, die unter 280° C liegt und damit die Gefahr von Störungen vermindert.All the precautions taken together ensure a temperature for the bearings 3 that is below 280 ° C and thus reduces the risk of malfunctions.

Als Kühlmittel könnten anstatt Luft auch andere geeignete, gasförmige Kühlmittel verwendet werden.Instead of air, other suitable, gaseous coolants could also be used as the coolant.

Claims

Patent claims:

1. Guide vane ring for flow machines with guide vanes adjustable around their longitudinal axis during operation, each of which has one in the guide vane carrier have mounted pivot pins, characterized in that the guide vanes (1) between the blade and the bearing point (2) of the The pivot pin (7) has a neck (3) with cooling ribs (4) and that the cooling ribs (4) are surrounded by a cylindrical sleeve (5) and diametrically located, alternately arranged passage openings (6) for steering the coolant flow.

2. vane ring according to claim 1, characterized in that are of the blade neck (3) md of the trunnions (7) having an axial bore (8) provided.