DE2029859A1

DE2029859A1 - Verstell Leitapparat fur Turbomaschi nen

Info

Publication number: DE2029859A1
Application number: DE19702029859
Authority: DE
Inventors: Alois 8000 München P Rohra
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1970-06-18
Filing date: 1970-06-18
Publication date: 1972-02-03

Description

Verstell-Leitapparat für Turbomaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstell-Leitapparat für Turbomaschinen bei dem jeweils ein Zahnradsegment mit dem Schart der zu verdrehenden Leitschaufel verbunden ist und mit einem die Verdrehung der Schaufel bewirkenden Zahnring in Eingriff steht. Solche mit Zahnring und Segmenten arbeitende Mechanismen werden vor allem dann verwendet, wenn ein großer Schwenkbereich der Schaufeln erforderlich ist. Da die Schaufelverstellung für die Regelung im Teillastbereich der Turbine herangezogen wird, ist es erforderlich,daß die Verstellung mit großer Genauigkeit erfolgt. Diese Genauigkeit ist aber mit der oben bezeichneten Anordnung nicht ohne weiteres erreichbar, da in der Verzahnung zwischen Segment und Zahnring immer Zahnspiel auftritt, weshalb man sich in der Praxis von diesen einfachen Verstellsystemen abgewendet lat.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen eingangs eeschriebenen baulich einfachen Verstell-Leitapparat, der grossen Schwenkbereich der Schaufeln zuläßt. so auszubilden, daß er die für die Teillastregelung erforderliche Verstellgenauigkeit aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Zahnradsegment in einer senkrecht zum Schaufelschaft stehenden Ebene geteilt ist, wobei ein Segmentteil drehfest der andere drehbar auf dem Schaufeischaft angeordnet ist, beide Teile mit dem Zahnring in Eingriff stehen und in Umfangsrichtung Wat1S7h gegeneinander verspannt sind. Be1 dieser Lösung berühren die Zähne des einen Segmentteiles ständig die gleichen Zahnflanken des Zahnringes, während die Zähne des anderen Segmentteiles die Jeweils gegenüber liegenden Zahnflanken des Zahnringes berühren. Somit ist jegliches Zahnspiel, das sich durch einen Wechsel der sich aufeinander abwälzenden Zahnflanken ergeben würde, ausgeschaltet und die Leitschaufein können mit großer Genauigkeit verstellt werden.
Gemäß der Erfindung soll in die beiden Segmentteile Jeweils eine ein Halbkreisprofil aufweisende Nut eingearbeitet sein, wobei diese Nuten so übereinander stehen, daß sie eine beidseitig geschlossene Bohrung bilden, in die eine Verspannfeder eingesetzt ist. Die Anwendung einer Feder als Verspannmittel und die Anordnung dieser Feder in den Segmentteilen stellen eine besonders einfache und kostensparende Gestaltung der elastisohen Verspannung dar.
Da die Leitschaufel nahezu über den gesamten Verstellbereich durch ein aus den Gaskräften sich ergebendes einseitiges Moment belastet wird, soll gemäß einem weiteren Vorschlag das größere Verstellmoment an den Zahnflanken des drehfest auf dem Schaufel schaft angeordneten Zahnsegments übertragen werden. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß das Verspannmittel nur für eine kleine Verstellkraft ausgelegt zu werden braucht.
Anhand der Zeichnungen wird diese Erfindung näher beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Verstell-Leitapparat, Fig. 2 das zweiteilige Zahnsegment ohne Feder wie in Fig. 1, und in einem zweiten Schnitt A-A, Fig. 3 die Ansicht III aus Fig. 1 vergrößert.
In Fig. 1 ist eine Leitschaufel 1 gezeigt, die mit ihrem Schaufelschaft 2 in einer BUchse 3 in einem Lagerträger 4 gelagert ist. Am oberen Ende des Schaufelschaftes 2 ist ein Zahnsegment angeordnet, daß in einer senkrecht zum Schaufelschaft 2 stehenden Ebene geteilt ist. Der obere Teil 5a dieses Zahnsegments ist drehfest am Schaufelschaft 2 angeklemmt, während der untere Teil 5b des Zahnsegmentes drehbar auf dem Schaufelschaft 2 gelagert ist. Beide Segmentteile 5a, 5b greifen mit ihren Verzahnungen loa, lob in einen entsprechenden Zahnring 6 ein. Der Zahnring 6-ist als Wälzlagerring ausgebildet, dessen Verdrehung über die Verzahnung loa, lob die Verdrehung des Schaufelsohaftes 2 bewirkt. In die Segmentteile 5a und 5b it jeweils eine ein Halbkreisprofil aufweisende Nut 8 eingearbeitet; diese Nuten liegen so übereinander, daß sie zusammen eine Bohrung bilden, in die eine Druckfeder 7 eingesetzt ist. Die Druckfeder 7 stützt sich gegen Grundplatten 9a, 9b der Segmentteile 5a, bzw.
5b ab und verspannt somit die beiden Segmentteile gegeneinander.
Anstelle der Druckfeder können auch andere, z.B. hydraulische Mittel zur Verspannung der Segmentteile angewendet werden. Durch die Verspannung werden alle Zähne des oberen Segmentteiles 5a gegen die Flanken 6a des Zahnringes gepreßt, während die Zähne lob des unteren Segmentteiles 5b gegen die Zahnflanken 6b des Zahnringes 6 gespannt werden. Wird der Zahnring 6 in Richtung B verdreht, so wird damit unmittelbar der obere Segmentteil 5a, der mit einer Schraube 12 am Schaufelschaft 2 angeklemmt ist, über die Zahnflanke 6a verdreht. Wird der Zahnring dagegen in Richtung A bewegt, dann wird die Verstellkraft über die Zahnflanken 6b auf den unteren Segmentteil 5b übertragen. Dieser überträgt die Verstellkraft über die Feder 7 auf den oberen Segmentteil 5a und bewirkt somit wiederum die Verdrehung des Leitschaufelsohaftes 2.
Da die Leitschaufeln 1 nahezu über den gesamten Betriebsbereich durch ein einseitiges Moment (in Fig. 3 mit MG bezeichnet) belastet werden, das aus den Gaskräften resultiert, erfordert die Verstellung der Leitschaufeln gegen dieses Moment, eine größere Verstellkraft als in der Drehrichtung dieses Moments.
Zweckmaß'igerweise wird deshalb die Verspannung der beiden Segmentteile 5a, 5b so gewählt, daß bei einer Verstellung des Zahnringes gegen das Moment MG die Zahnflanken des drehfest am Schaufelschaft angeordneten Segmentteiles 5a an den entsprechenden Zahnflanken 6a des Zahnringes zur Anlage kommen, während umgekehrt bei Verstellungen der Leitschaufeleinrichtung in Richtung des Momentes MG die Zahnflanken des Segmentteiles 5b an den Zahnflanken 6b des Zahnringes anliegen. Falls auf die Schaufel und den Schaufelsohaft ein Moment MG wirkt, das nicht wie in Fig. 3 eingezeichnet gegen den Uhrzeigersinn, sondern im Uhrzeigersinn gerichtet ist, brauchen lediglich die Grundplatten 9a, 9b vertauschtzu werden, d.h. die Grundplatte 9a wird am Segment 5b, die Grundplatte 9b am Segmentteil 5a befestigt (siehe Fig. 2). Damit werden die beiden Segmentteile 5a, 5b in umgekehrter Richtung verspannt, was zur Folge hat, daß die Zähne loa des Segmentteiles 5a an den Zahnflanken 6b anliegen, während die Zähne lob an den Zahnflanken 6a zur Anlage kämen.

Claims

Patentansprüche

9 Verstell-Lestapparat für Turbomaschinen bei dem Jeweils ein Zahnradsegment mit dem Schart der zu verdrehenden Leitschaufel verbunden ist und mit einem die Verdrehung der Schaufeln bewirkenden Zahnring in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnradsegment in einer senkrecht zum Schaufelschaft (2) stehenden Ebene geteilt ist, wobei ein Segmentteil (5a) drehfest, der andere (5b) drehbar auf dem Schaufelschaft (2) angeordnet ist, beide Teile (5a, 5b) mit dem Zahnring (6) in Eingriff stehen und in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die beiden Zahnsegmentteile (5a, 5b) Jeweils eine ein Halbkreisprofil aufweisende Nut (8) eingearbeitet ist, und daß diese beiden Nuten (8) zusammen eine beidseitige geschlossene Bohrung bilden, in die eine Verspannfeder (7) eingesetzt ist.
3. Verstell-Leitapparat nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Verstellmoment nach beiden Richtungen unterschiedlich groß ist, dadurch gekennzeichnet, daß das größere Verstellmoment an den Zahnflanken des drehfest auf dem Schaufel schaft angeordneten Zahnsegmentes (5a) uebertragen wird.