DE2113194A1

DE2113194A1 - Lagerung von Verstellschaufeln

Info

Publication number: DE2113194A1
Application number: DE19712113194
Authority: DE
Inventors: Robert Happel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1971-03-18
Filing date: 1971-03-18
Publication date: 1972-09-28

Description

Lagerung von Verstellschaufeln1 Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung von Verstellschaufeln eines Leitgitters von Verdichtern und Turbinen.
Uiiter der Einwirkung der hohen Temperaturen von verdichteter Luft oder von Verbrennungsgasen neigen die Wellen von Verstellschaufeln zum Verklemmen in ihren Lagerungen, da sie umnittclbar mit den heinen Schaufelblättern in Verbindung stehen und sich infolgedessen starker ausdehnen als die Lagerbuchs en.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen und eine Lagerung von Verstellschaufeln zu schaffen, die after allen Betriebsbedingungen ihre Leichtgängiskeit beibehalt. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Welle jeder Verstelischaufel mit Spiel durch eine im Maschinengehäuse befestigte Lagerbuchse gefiihrt ist und im Bereich des Schaufelblattes und des Vcrstellhebels jeweils drehfest mit einer topfförmigen Führungsbuchse verbunden ist, die einen aus dem Haschillellgehiuse ragenden Ansatz an der Lagerbuchse wnfaP-'t. Ein Verklemmen der Welle des Schaufeiblattes ist bei dieser Ausführung nicht mehr möglich, dn bei starker Erwärmung einerseits die Welle infolge ihres Spieles in der Lagerbuchse sich ausdehnen kann und andererseits das Spiel zwischen den mit der Welle verbundenen und deshalb ebenfalls stärker erwärmten Führungsbuchsen und den Anspitzen an der Lagerbuchse sich geringfügig vergrößert. Die dadurch erzielte Leichtgängigkeit der Verstellschaufeln erlaubt aunerdem eine größere Freizügigkeit in der Wahl der Werkstoffe. Es können daher auch billigere und leicht zu verarbeitende Werkstoffe benütat werden, die eine wirtschaftlichere Herstellung ermöglichen. Auf eine besondere Kühlung der Wellen der Verstellschaufeln kann bei der erfindungsgemäßen Lagerung verzichtet werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung steht eine Bohrung im Maschinengehäuse, die zusammen mit der im Bereich des Schaufelblattes befestigten Führungsbuchse einen Ringraum bildet, mit dem Gaskanal in Verbindung. Die heißen Gase können daher im Bereich der stärksten Erwärmung der Welle der Verstellschaufel die Führungsbuchse umspülen, 8o dan diese sich ebenfalls stark erwärmt und entsprechend ausdehnt, so daBJ sich das Lagerspiel mit der zunehmenden Erwärmung etwas erweitert.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindullg ist die Lagerbuchse geteilt. Deren Tcilstücke sind in das Maschinengehäuse von dessen AuPenseite bzw. Innenseite eingepreßt. Dadurch er-bt sich eine ,ewichtssparende Ausfiihrung, die sich .ut,erdeln leichter als eine ungeteilte Lagerbuchse einbauen laut.
Die Erfindung wird anhand der Zeiclmuns näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 die Lagerung einer Verstellschanfel eines Leitgitters einer Gasturbine und Fig. 2 eine abgewandelte Lagerung derselben Verstellschaufel.
In den ringförmigen Gaskanal 1i einer Gasturbine ragen die Schaufelblätter 12 der im Turbinengehäuse 13 gelagerten Verstellschaufeln 14 eines Leitgitters. Jedes Schaufelblatt 12 einer Verstellschaufel 14 ist mit einer Welle 15 verbunden, an deren äußerem Ende der Verstellhebel 16 angeordnet ist, Eine Scheibenfeder 17 greift in eine Ausnehmung 18 in der Welle 15 und in eine Nut 19 in der Nabe 20 des Verstellhebels 16 und stellt dadurch eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle 15 und dem Verstellhebel 16 her Ein Stift 21 sichert die axiale Lage des Verstellhebels 16. Am äußeren Ende des Verstellhebels 16 ist eine Gelenkkugel 22 angeordnet, an der das nicht dargestellte Verstellgestänge angreift.
Wie Fig. 1 zeigt, ist in eine Bohrung 23 im Turbinengehäuse 13 eine Lagerbuchse 24 eingepreßt. Die Lagerbuchse 24 liegt mit einem Bund 25 an der Außenwand 26 des Turbinengehäuses 13 auf und ragt beiderseits mit zapfenförmigen Ansätzen 27 und 28 aus der Bohrung 23. Im Bereich des Schaufelblattes 12 und des Verstellhebels 16 ist jeweils eine topfförmige Führungsbuchse 29 bzw. 30 drehfest auf der Welle 15 befestigt.
Die Führungsbuchsen 29 und 30 umfassen jeweils die Ansätze 27 bzw. 28, so daß die Verstellschaufel i(1 in der Lagerbuchse 24 zentriert und drehbar gelagert ist. Die Welle 15 der Verstellschaufel 14 ist mit Spiel durch die Lagerbuchse 24 geführt, so daß sich zwischen diesen Bauteilen ein Ringspalt 31 bildet.
Beim Betrieb der Gasturbine erhitzen die im Gaskanal 11 strömenden heißen Gase, die beispielsweise eine Temperatur von 8000 Celsius haben, das Schaufelblatt 12. Durch Wärmeleitung vom Schaufelblatt 12 zur Welle 15 wird diese, ebenso wie die mit ihr verbundenen Führungsbuchsen 29 und 30, zunehmend erwärmt, wobei diese Teile höhere Temperaturen annehmen als die Lagerbuchse 24 und die diese aufnehmenden Teile des Turbinengehäuses 13, die nicht unmittelbar mit dem heißen Schaufelblatt 12 in Verbindung stehen. Da der Ringspalt 31 zwischen der Welle 15 und der Lagerbuchse 24 eine ungehinderte Ausdehnung der Welle zuläßt, wird ein Verklemmen der Welle 15 in der Lagerbuchse 24 infolge der unterschiedlichen Wärmedehnung vermieden. Die Führungsbuchsen 29 und 30, welche die Ansätze 27 bzw. 28 an der Lagerbuchse 24 normalerweise berühren, geben einen Teil ihrer Wärme an diese ab. Die Ansätze 27 und 28 können jedoch keine höhere Temperatur annehmen als die unmittelbar mit der stark erhitzten Welle 15 verbundenen Führungsbuchsen 29 und 30. Eine unterschiedliche Wärmedehnung zwischen den Ansätzen 27 und 28 an der Lager.
buchse 24 und den Führungsbuchsen 29 und 30 kann sich deshalb lediglich in einer leichten Vergrößerung des Spieles auswirken. An den eigentlichen Lagerstellen der Verstellschaufel l4 ist ein Verklemmten durch Hitzeeinfluß daher ausgeschlossen.
Die in Fig. 2 gezeigte Lagerung einer Verstellschaufel unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. l durch eine geteilte Lagerbuchse 32. Die,beiden Teilstücke 33 und 34 sind von der Außenwand 26 bzw. der Innenwand 35 des Turbinengehäuses 13 aus in die Bohrung 23 eingepreßt, bis sie mit ihrem Bund 36- bzw.37 am Turbinengehäuse 13 anliegen, wobei der mittlere Abschnitt 38 der Bohrung 23 frei bleibt. Die Führungsbuch.
se 30 ist in einer Bohrung 39 im Turbinengehäuse 13 so versenkt, daß ein erweiterter Ringraum 40 entsteht, der mit dem Gaskanal 11 in Verbindung steht. Das heiße Gas umspült dadurch die Führungsbuchse 30, die sich dabei stärker als der kasatz 28 am Teilstück 34 der Lagerbuchse 32 dehnt und so die Leichtgängigkeit der Verstellschaufel 14 erhöht.

Claims

Ansprüche

Lagerung von Verstellschaufeln eines Leitgitters von Verdichtern und Turbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (15) jeder Verstellschaufel (14) mit Spiel durch eine im Maschinengehäuse (13) befestigte Lagerbuchse (24; 32) geführt ist und im Bereich des Schaufelblattes (12) und des Verstellhebels (16) jeweils drehfest mit einer topfförmigen Führungsbuchse (29 bzw.30) verbunden ist, die einen aus dem Maschinengehäuse (13) ragenden Ansatz (27 bzw. 28) an der Lagerbuchse (24;32) umfaß-t.
2. Lagerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bohrung (39) im biaschinengehäuse (13), die zusammen mit der im Bereich des Schaufelblattes (12) befestigten Führungsbuchse (30) einen Ringraum (40) bildet, der mit dem Gaskanal (11) in Verbindung steht.
3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine geteilte Lagerbuchse (32), deren Teilstücke (33 bzw.34) in das >laschinengehäuse (13) von dessen Außenseite (26) bzw.

Innenseite (35) eingepreßt sind.