DE2260552A1

DE2260552A1 - Stellfluegelanordnung fuer turbine

Info

Publication number: DE2260552A1
Application number: DE2260552A
Authority: DE
Inventors: Joseph Lewis Bloom; Geoffrey Arthur Lewis
Original assignee: Lucas Aerospace Ltd
Current assignee: Northrop Grumman Properties Ltd
Priority date: 1971-12-11
Filing date: 1972-12-11
Publication date: 1973-06-14
Also published as: GB1400718A; FR2162662A1; DE2260552B2; JPS4875911A; JPS5145725B2; US3816021A; DE2260552C3; IT971672B; FR2162662B1

Description

PATiNTANWXLTE WERMF.lt COHAUSZ'IMpL-In₉-WILHElM FLOIiACK , DipUn_e. RUDOLF KNAUF

4 DSsMkiorf, Sdufmannstrod· 97 _ _Λ

Lucas Aerospace Limited

Well Street

GB-Birmingham S. Dezember 1972

Btellflügelanordnung für Turbine Die Erfindung betrifft eine Stellflügelanordnung für eine Turbine.

Erfindungsgeiaäß ist eine Stellflügelanordnung für eine Turbine gekennzeichnet durch einen Kanal, -der die Turbinenschaufeln umgibt und mit der Gaszuleitung· in Verbindung steht, eine gerade Zahl an Flügeln, die schwenkbar in dem Kanal gelagert sind und zwischen denen im Betrieb Gas zu den Turbinenschaufeln fließt, Mittel zur Verschwenkung abwechselnder der Flügel in die eine oder andere Richtung aus Positionen, die im wesentlichen radial in bezug auf die Turbinenachse liegen, und Mittel zur Verschwenkung der anderen der Flügel in die eine oder die andere Richtung aus Positionen, die im wesentlichen tangential zur Arbeitsturbine liegen, wobei die Winkelbewegung der abwechselnden einen in eine Richtung mit einer größeren Winkelbewegung der anderen Flügel in der entgegengesetzten Richtung einhergeht und eine solche Anordnung vorgesehen iet, daß dann, wenn die abwechselnden einen Flügel sich in den radialen Positionen befinden, die anderen Flügel sich in den tangential en Positionen befinden.

Sie Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichungen sind:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Stellflügelanordnung, Fig. 2 bis 4 Einzelheiten verschiedener Betriebspositionen drei aufein-.

anderfolgender Flügel aus Fig. 1,
Fig. 5 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung einer Alternativausführung · der Erfindung und

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Pig. 6 eine ähnliche Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In Fig. 1 bis 4 ist eine Gasturbine 10 so eingerichtet, daß sie einen Teil des Komprescoraus^angs an eine getrennte Arbeitsturbine 11 liefert. Die Schaufeln 12 der Arbeitsturbine 11 sind von einem Kanal I]; umgeben, der mit dem Auslaß des Kompressors der turbine 10 in Verbindung steht und durch den Gas zur Turbine 11 strömt. Im Kanal 12 εΐηά eine gerade Anzahl von Flügeln 14 schwenkbar gelagert. Mit abwechselnden einen 14a der Flügel I4 sind Ritzel 15 gekuppelt. Hit den verbleibenden einen 14b der Flügel I4 sind Ritzel 16 gekuppelt, die einen kleineren TeilkreisdurchmeBser als die Ritzel I5 haben. Dao Verhältnis der TeilkreiBdurchmeeser ist derart, daß eine 40 -Drehung der Ritzel I5 in einer 140°-Drehung der Ritzel 16 seinen Niederschlag findet. Jedes der Ritzel 16 kämmt mit den Hitzeln 15 auf der einen wie auf der anderen ,Seite. Die Ritzel 15 sind von einem Zahnkranz 17 umgeben, der iti Uingrifx mit ihnen steht. Der Zahnkranz ißt zwischen einer ersten Fositioi-, in der die Flügel in der in Sektor B in Fig. 1 und ? gezeigten Peosition litzen, und einer zweiten Position drehbar, in der die Flügel f.ich in den Positionen befinden, die in Sektor C in i'ig. 1unfl 4 gezeigt sind. Die Hitzel 1 ;■ und 1ό stehen so im Eingriff miteinander, daß eine Zvischenpoeition vorhanden ist, die die riügel Λί einnehmen, wie das in Jel:toi* A in "■¹ g. 1 und 5 gezeigt ist, und in der die Flügel 14a tangential zur Arbeitsturbine 11 liegen, während die Flügel 14b radial in bezug auf die Achs· der Arbeititurbine stehen. In dl··er Zviaohenpoiition ist der Gasstrom tür Arbeitβturbine effektiv abgeschnitten.

Im Betrieb sind damit die Flügel 14 aus den in Fig. 3 gezeigten Zwiechen- positionen in die in Fig. 2 gezeigten Positionen bewegbar, und in dieser letzteren Position wird die Arbeitβturbine nach links gedreht, wie das in Fig. 1 zu sehen ist.

Während dieser Bewegung wird die Gasmenge, die zur Arbeitsturbine fließt, progressiv erhöht, iäntsprechend sind die Flügel 14 in die entgegengesetzten Eichtungen aus den in Fig. 3 gezeigten Positionen in die in Fig· 4 gezeigten bewegbar, um ein Drehen der Arbeitsturbine in Richtung nach

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rechte zu·bewirken, wobei der Gasstrom zur Arbeitεturbine wie zuvor progressiv zunimmt. Die Flügelanordnung bewirkt damit eine Reduzierung des Gasstroms auf ein Minimum, ehe ein umgekehrter Impuls auf die Arbeitsturbine ausgeübt wird.

In der in Pig. 5 gezeigten Alternativausführung haben die Flügel 14b zugehörige Treibbiolzen 1ft die radial von der Schwenkachse der Flügel 14b entfernt liegten. Den Flügeln 14a sind geschlitzte Treibelemente 18 zugeordnet, die an den Bolzen 17 angreifen. Jeder der. Stifte I7 ist um die zugehörige Flügelachse durch einen zugehörigen Arm I9 bewegbar, wobei die Arme 189 durch Koppeln 20 miteinander Verbunden sind. Die Arbeitsweise dieser Alternativausführung ist im wesentlichen die gleiche wie jene, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben worden ist. Die Flügel 14b drehen sich um einen größeren Winkel als die Flügel I4&» und der Gasstrom zur Arbeitsturbine wird effektiv abgeschnitten, ehe eine Umkehr im Druck erfolgt.

Die weitere Alternativ die in Fig. 6 gezeigt ist, weist Flügel 14a, 14b auf, die unabhängig durch entsprechende Koppelanordnungen 21, 22 betätigbar sind. In einer abgewandelten Form dieser alternativen Ausführung wirkt die Koppelanordnung 22 mit dem Flügeln 14b mit einem geringeren Hadiua von deren Schwenkachsen zusammen als die Eatfernungder Koppelanordnung 21 von den Achsen der LamaUen bzw. Flügel Ha. Diese Abwandlung ist in 22a gezeigt und ermöglicht eine Betätigung der Koppelanordnungen 21, 22a durch ein einziges Stellglied.

Patentansprüche

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Claims

• Patentansprüche

M. ijtellf lügelanordnung für eine Turbine, gekennzeichnet durch einen Kanal, der die Turbinenschaufeln umgibt und mit der Gaszuleitung in Verbindung βtent, eine gerade Zahl an Flügeln, die schwenkbar in den Kanal gelagert sind und zwischen denen im Betrieb das zu den furbinen-Bchaufeln fließt, Kittel zur Verschwenkung abwechselnder der Flügel in die eine oder andere Richtung aus Positionen, die im wesentlichen radial in bezug auf die Turbinenachse liegen, und Mittel zur Verschwenkung der anderen der Flügel in die eine oder die andere Richtung aus Positionen, die im wesentlichen tangential zur Arbeitsturbine liegen, wobei die Winkelbewegung der abewechselnden einen in eine Sichtung mit einer größeren Vinkelbewegung der anderen Flügel in der entgegengesetzten fiiohtung einhergeht und eine solche Anordnung vorgesehen ist, daß dann, wenn die abwechselnden einen Flügel sich in den radialen Positionen befinden, die anderen Flügel sich in den tangentialen Positionen befinden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kittel zur bewegung der abwechselnden einen der Flügel erste verazahnte Elemente aufweisen, die an die abwechselnden einen der Flügel angebracht sind, und daß die Mittel zur Bewegung der anderen der Flügel zweite verzahnte Elemente aufweisen, die an den anderen der Flügel angebracht sind, wobei jedes erete veraahnte Element mit einem zweiten verzahnten Element kämmt und der TeilkreisdurohueSBer der ersten verzahnten LIemente kleiner als der der zweiten Terzahnten Elemente ist.
J. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da3 jedes erste verzahnte Element mit zweien der zweiten verzahnten Bleuente käuat und jedes zweite verzahnte Element aiu zweien der ersten verzahnten Elemente kämmt.
4. Anordnung nach Annpruol· ?. ode~ 3, dadurch gekennzeituiet, daß ein drittes verzahnte» .^leir ont vorgesehen ist, das wit öen bestimmten einen der verzahnten Elemente kämmt und zwischen einer crsttn Position, in der die Flügel in eine.· Richtung in bezug auf eine radiale Position relativ lui Turbinenachrrc ßchrüg^eatelJ t cinJ, und einer zweiten I'otii-26 460

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tion drehbar sind, in der die Flügel in der entgegengesetzten Hichtung aus der radialen Position heraus schräggestellt sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte verzahnte Kiement ein Zahnkranz ist, der mit den Zweiten verzahnten Elementen kämmt.
6» Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai die Mittel zur Bewegung der abwechselnden Flügel jeweils durch Arme gebildet sind, die an den abwechselnden Flügeln zur Verschwenkung damit befestigt sind, und daß Koppel die Arme an Stellen daran miteinander verbinden, die im Abstand zu den Schwenkach&en der abwechselnden Flügel liegen.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bewegung der anderen Flügel durch Widerlager gebildet sind, die jeweils den abwechselnden Flügeln zugeordnet sind und im Abstand zu den Schwenkachsen derselben liegen, der kleiner als der Abstand der Stellen an den Armen von den Schwenkabsehen ist, an denen exe durch die Koppeln miteinander gekoppelt sind, und daß die Mittel ferner Treibglieder aufweisen, die an den anderen Flügeln befestigt sind und an den Widerlagern angreifen.
8. Anordnung nach Anspruch $, dadurch gekennzeichnet, daü die Mittel zur Bewegung der anderen Flügel weitere Arme, die jeweils an den anderen Flügeln zur Verschwenkung damit befestigt sind, und Koppeln aufweisen, die die Arme an Stellen derselben miteinander verbinden, die im Abstand zu den Schwenkacheen der anderen Flügel liegen.
9. Anordnung nac5h Anspruch Θ, dadurch gekennzeichnet» dafl die Koppeln, die die weiteren Arme* miteinander verbinden, an diesen an Stallen angreifen, die im Abstand zu den Sohwenkachsen der anderen Flügel» LLegüti, dar kLeLrier ale dar ibataiul /on den Sohwimkaehaon dar abwechselnden FLü/jeL au den Koppeln ist, dLa die erstgenannten Arme miteinander 7erbLnden.

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